Transductor de presión absoluta - GA
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sensor de presión analógico compacto tipo barra y el transmisor de presión de proceso inteligente (HART) se utilizan para medir la presión en aplicaciones industriales.
Aunque su objetivo es el mismo, sus especificaciones técnicas, rendimiento y usos difieren considerablemente. Estas diferencias se traducen, en particular, en diferencias en cuanto a precisión, estabilidad, funcionalidades, robustez y coste total de explotación.
Una vez definidas claramente las limitaciones de la aplicación, es posible determinar qué tecnología es la más adecuada.
Este artículo examina en detalle cada uno de estos tipos, junto con sus ventajas y limitaciones, para ayudarle a tomar la decisión correcta.
sensor de presión analógico compacto utiliza diferentes tecnologías de medición, entre las que se incluyen:
Estos sensores convierten directamente la presión física en una señal eléctrica analógica, generalmente de tipo 4-20 mA o 0-10 V, sin procesamiento digital avanzado.
Se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales simples o integradas en máquinas.
El sensor de presión compacto ofrece una serie de ventajas:
El sensor de presión compacto suele ser más barato que el sensor de presión inteligente.
El sensor de presión compacto es más pequeño y ligero que el transmisor de presión, lo que facilita su integración en espacios reducidos, como máquinas. Se utilizan habitualmente en aplicaciones aeroespaciales, automovilísticas, de equipamiento industrial y médicas.
La ausencia de parametrización o configuración de software permite una rápida implementación.
Sin embargo, el uso de un sensor de presión compacto tiene una serie de desventajas.
El sensor de presión compacto tiene un rango fijo en comparación con el sensor de presión HART inteligente. El rango de presión no puede ser ajustado por el usuario.
La señal del transductor de presión siempre tiene más ruido que la señal del transmisor de presión.
El sensor de presión compacto no ofrece linealización ni compensación de temperatura.
El sensor de presión compacto es menos preciso que el transmisor de presión HART inteligente.
Las variaciones de temperatura ambiente o del proceso pueden provocar un desplazamiento del cero y una mayor deriva.
Los sensores analógicos, debido a su diseño, están sujetos a una mayor deriva que los sensores de presión inteligentes. Por lo tanto, los sensores compactos económicos suelen requerir una calibración más frecuente, lo que aumenta los costes de mantenimiento.
Los transmisores de presión de proceso representan una evolución tecnológica del sensor de presión analógico.
Incorpora funciones de procesamiento de señales que permiten linealizar, amplificar y compensar la medición antes de su transmisión.
Los transmisores de presión inteligentes están diseñados para aplicaciones de supervisión, control y regulación de procesos, y constituyen un elemento clave de los sistemas de automatización industrial.
La señal de salida suele ser:
Utilizar un transductor de presión de proceso inteligente en lugar de un transductor de presión compacto tiene una serie de ventajas:
Gracias a la linealización de la medición de la presión, el transmisor de presión industrial es más preciso y fiable que el sensor de presión compacto.
La precisión de los transmisores de presión es del 0,065% o superior del rango de medición definido.
Los transmisores de presión se compensan con las variaciones de temperatura ambiente y de proceso.
Esto los hace independientes de las condiciones ambientales externas.
Los transmisores de presión inteligentes pueden calibrarse con herramientas que utilizan el protocolo HART para compensar la deriva con el tiempo y garantizar la estabilidad a largo plazo.
La gama de transmisores de proceso puede calibrarse bajo demanda al rango exacto requerido para la aplicación.
Pueden ajustarse a un rango de presión más amplio.
Disponen de una relación de reducción del rango de presión que permite modificar su ajuste actual en un amplio rango.
Los transmisores de presión de proceso HART tienen una vida útil más larga y son más duraderos que los transductores de presión.
Hay disponible una amplia selección de materiales y conexiones de proceso.
Están construidos de forma robusta con un diseño que incluye material de acero de alta calidad, soldaduras TIG, pernos y tuercas de alta calidad, sellos y juntas de alta calidad.
Son resistentes a las vibraciones y tienen una alta protección contra el polvo y la humedad.
Pueden utilizarse en aplicaciones de alta temperatura con separadores de diafragma.
El uso de un transmisor de presión en lugar de un sensor de presión de varilla económico presenta una serie de desventajas.
Los transmisores de presión son más caros que los sensores de presión de varilla, por lo que existe un compromiso entre coste y prestaciones.
Su tamaño y peso son superiores a los de los sensores de presión compactos.
Por lo tanto, no pueden instalarse en aplicaciones en las que estos parámetros son esenciales.
sensores de presión se pueden utilizar para muchas aplicaciones diferentes en la fabricación y la industria, pero ¿cuál elegir para su aplicación?
A la hora de decidir el tipo de sensor más adecuado para su proyecto, hay que tener en cuenta una serie de factores: rango de presión, precisión, rendimiento, señal de salida, temperatura de proceso, naturaleza del fluido y rango de precios.
El sensor de presión compacto en formato de varilla ofrece un rango de presión fijo.
Además, el rango del transmisor de presión inteligente puede adaptarse a la aplicación para conseguir una combinación perfecta.
La precisión del transmisor de presión HART es del 0,065% o mejor del rango de medición definido, mientras que la precisión del sensor de presión de bajo coste es del 0,25% del rango completo.
El rendimiento térmico y la estabilidad a largo plazo del sensor de presión de proceso son 50 veces mejores que los de un sensor de presión compacto.
La señal de salida analógica del transmisor de presión es de 4-20 mA con protocolo HART, mientras que la señal de salida analógica del sensor de presión compacto es de 4-20 mA o 0-10 V sin protocolo HART.
La temperatura del sensor de presión de bajo coste está limitada a 100 °C, mientras que los transmisores de presión de proceso pueden soportar temperaturas de hasta 450 °C, gracias a la junta de membrana.
El protocolo Hart se utiliza para configurar los parámetros de los transmisores de presión y también puede utilizarse para el autodiagnóstico con el fin de controlar el estado de los transmisores a lo largo de su vida útil. Este protocolo de comunicación no está disponible en los sensores de presión compactos.
Los transmisores de presión HART están disponibles en una amplia gama de materiales y construcciones, lo que los hace más versátiles y robustos que los sensores de presión.
Los transmisores de presión de proceso tienen un precio de entre 400 y 600 euros, mientras que el sensor de presión compacto de bajo coste cuesta entre 100 y 150 euros.
Este artículo explica la principal diferencia entre un sensor de presión compacto de tipo stick y un transmisor de presión de proceso inteligente HART.
Se ha escrito para disipar cualquier idea errónea sobre las diferencias entre los distintos tipos de sensor y para ayudarle a elegir el más adecuado para su aplicación.
Los sensores de presión compactos son menos caros que los transmisores de presión de proceso, pero también ofrecen menos funciones y menor precisión.
Pueden elegirse cuando no se necesita una gran precisión y cuando no se es estricto con el rendimiento y la deriva de las mediciones.
Son económicos y satisfactorios para aplicaciones con rangos de presión y conexiones a proceso estándar.
Los sensores de presión económicos se utilizan generalmente en aplicaciones de gama baja en las que el coste es un factor importante.
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Debido a su estabilidad y robustez a largo plazo, el transmisor de presión ofrece menores costes de mantenimiento y una mayor disponibilidad del equipo que el transmisor de presión, lo que lo hace más barato y seguro a largo plazo.
Los transmisores de presión ofrecen mayor funcionalidad y precisión.
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comparar el precio de un sensor de presión con el de un transmisor de presión inteligente de proceso, es fundamental tener en cuenta el coste total de propiedad(CTP).
Son la mejor opción para aplicaciones más exigentes, como en las industrias del petróleo y el gas, la pasta y el papel, la química, el hidrógeno, la energía, el metal y el cemento.
| Criterios | Sensor de presión analógico | Transmisor inteligente de presión de proceso |
| Características | Señal analógica única (4-20 mA), medición directa de la presión sin procesamiento de la señal | Señal analógica sencilla (4-20 mA) y comunicación digital (HART, Profibus), Funciones de diagnóstico avanzadas, Configuración y ajuste remotos, Fácil integración con sistemas de gestión y automatización industrial |
| Costes | Menos de la compra, | Más que el precio de compra, |
| Casos de uso optimizados | Ideal para aplicaciones no críticas, adecuado cuando no se requieren funciones avanzadas | Perfecto para entornos industriales complejos, necesarios cuando la precisión, el control y el diagnóstico en tiempo real son fundamentales |
| Temperatura de funcionamiento | Temperatura estándar | Capaz de funcionar en rangos de temperatura más elevados, de hasta 450 °C |
| Estabilidad y precisión | Sin funciones para compensar las variaciones. Sensible a las variaciones de presión y temperatura. | Precisión y estabilidad superiores gracias a algoritmos avanzados de compensación y corrección |
| Instalación y puesta en marcha | Instalación sencilla. Sin opciones de configuración. | Instalación flexible gracias a las opciones de configuración y ajuste mediante bolsillo HART o software. |
Un sensor analógico emite una señal simple (por ejemplo, 4-20 mA o 0-10 V) sin funciones avanzadas. Un transmisor inteligente añade funciones de procesamiento de señales (linealización, compensación), diagnóstico y, a menudo, comunicación digital (por ejemplo, HART).
Cuando la aplicación es estándar y no crítica, el espacio es una limitación y no se requiere precisión/diagnóstico avanzados. También es relevante cuando el coste de adquisición es el criterio prioritario.
Cuando la precisión, la estabilidad térmica, la repetibilidad y el diagnóstico son importantes, o cuando la instalación requiere un ajuste fino del rango de medición, una calibración sencilla o una integración avanzada en un sistema de automatización.
La elección depende de los requisitos de seguridad, las restricciones medioambientales y los procedimientos de cualificación. Las arquitecturas analógicas simples pueden reducir la complejidad, mientras que los transmisores inteligentes son adecuados si están cualificados y probados para el entorno previsto.
Sylvain GRAVEROT
Experto en sensores y transmisores de presión
