Nuestros expertos le darán una introducción a los orígenes de la medición de la presión, el funcionamiento y el principio de un transmisor de presión, y le mostrarán los distintos tipos de sensores de presión industriales.
- Origen y unidad de medida de la presión
- ¿Qué es un sensor de presión?
- ¿Cómo funcionan los sensores de presión?
- ¿Cómo funciona un transmisor de presión?
- ¿De qué está hecho un sensor de presión?
- ¿Cuál es la señal de salida de un sensor de presión?
- ¿Cómo elegir un sensor de presión industrial?
- ¿Cuáles son los distintos tipos de transmisores de presión?
- ¿Cómo se calibra un sensor de presión?
- ¿Cómo se instala un sistema de medición de presión para la industria?
- ¿Cómo se comprueba un sensor de presión?
- ¿Cómo se configura un transmisor de presión?
- ¿Cuáles son las aplicaciones de los sensores de presión?
Origen y unidad de medida de la presión
La unidad de medida Pascal recibe su nombre del célebre filósofo, físico y matemático francés Blaise Pascal.
Nacido en Clermont-Ferrand, donde tiene su sede la unidad de producción de Fuji Electric France SAS, fabricante francés de sensores de presión industriales, Pascal llevó a cabo un experimento crucial transportando un barómetro a la cima del Puy de Dôme para demostrar quela presión atmosférica disminuye con la altitud sobre el nivel del mar . Sinembargo, el científico italiano Evangelista Torricelli fue el pionero en demostrar la presión ejercida por el peso del volumen de aire sobre la tierra y, como resultado, diseñó el primer barómetro basado en el mercurio.
Conocer las unidades de presión y su conversión es importante para elegir correctamente las básculas para sus mediciones industriales.
La presión p se expresa en unidades de fuerza F por unidad de superficie A: p = F / A
Pascal (Pa): es la unidad básica de presión del Sistema Internacional (SI). Un pascal corresponde a 1 newton por metro cuadrado (1 Pa = 1 N/m²).
Bar: es una unidad de presión utilizada habitualmente en aplicaciones industriales. Un Bar corresponde a una presión de 100.000 Pa.
Atmósfera estándar (atm): se utiliza para expresar la presión barométrica o atmosférica. Una atmósfera corresponde a una presión de 101,325 Pa.
¿Qué es un sensor de presión?
Los sensores de presión también se conocen como transmisores de presión, sondas de presión, manómetros o transductores de presión. No existe ninguna diferencia significativa entre estas distintas denominaciones. Sin embargo, se distingue entre sensores de presión analógicos y transmisores de proceso inteligentes.
Si nos remitimos a la definición de transductor de presión, se trata, como su nombre indica, de un dispositivo de medición de la presión cuyo principio consiste en convertir la fuerza aplicada por la presión de un fluido sobre una superficie determinada (deformación) en una señal eléctrica.
Los fabricantes utilizan un transmisor de presión para :
- Medición de la presión
- Medición de un flujo
- Medición de un nivel mediante presión hidrostática
- Densidad de medición.
¿Cómo funcionan los sensores de presión?
La presión del fluido que se mide se aplica a un componente de medición interno a través de un racor y, a continuación, a una interfaz mecánica: una membrana de medición de acero inoxidable u otro material noble. El elemento de medición electrónico convierte la presión en una señal bruta.
¿Cómo funciona un transmisor de presión?
Existen diferentes tecnologías, métodos, técnicas y principios de medición:
El sensor de presión piezoresistivo mide la fuerza aplicada a una membrana metálica.
La tensión ejercida sobre una lámina delgada provoca su deformación, transmitiendo la variación de presión a través de un fluido incompresible (aceite o agua). Esto deforma un elemento piezoresistivo de silicio (puente de Wheatstone). Este componente es una resistencia eléctrica variable que convierte la deformación en un valor óhmico.- El sensor de presión capacitivo mide la fuerza aplicada a una membrana metálica de acero inoxidable o cerámica.
La presión ejercida deforma la película metálica, que transmite la variación de presión a través de un fluido intermedio incompresible (aceite o agua). Esto deforma un elemento capacitivo de silicio. Este elemento es un condensador variable que convierte la deformación en un valor capacitivo.
- El transmisor de frecuencia de resonancia
- El transductor de galgas extensométricas o de tensión
A continuación, la señal procedente del elemento de medición se filtra, amplifica, se compensa en función de la temperatura y se transforma en una señal analógica. La señal de salida analógica se transmite a través de un conector eléctrico.
- El manómetro
Los manómetros de tubo en U muestran las lecturas de presión locales.
¿De qué está hecho un sensor de presión?
La construcción de un transmisor de presión comprende un conector mecánico, un diafragma metálico o cerámico, un elemento sensor capacitivo o piezoresistivo, un aceite de relleno integrado en celdas de medición de presión, un módulo electrónico para acondicionar y amplificar la señal y un conector eléctrico.
Este aparato está embalado en una caja de plástico o metálica (caja de aluminio, caja de acero inoxidable o caja de acero inoxidable).
Opcionalmente, se puede añadir un indicador digital.
¿Cuál es la señal de salida de un sensor de presión industrial?
La señal de un sensor de presión puede ser analógica o digital. La señal analógica suele ser del tipo 4-20 mA de corriente, 0-10 V de tensión o 1-5 V de tensión. La señal de salida se envía a la unidad de control para influir en el proceso de fabricación.
La señal de 4-20 mA se utiliza habitualmente en estos dispositivos debido a varias ventajas.
En primer lugar, es resistente a la pérdida de señal debida a la línea de transmisión, lo que garantiza una medición precisa. Además, amplía la distancia entre el sensor y el sistema en cuestión. Además, la ausencia de corriente permite detectar fallos en la línea, lo que facilita la localización de averías. La señal de 4-20 mA también es menos sensible a las interferencias electromagnéticas, lo que garantiza su fiabilidad. Por último, puede utilizarse en bucle para alimentar varios equipos, como la pantalla, el controlador y el registrador.
Se puede disponer de una señal digital con diferentes protocolos de comunicación - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Estos protocolos transmiten el valor medido y también permiten configurar los dispositivos de medición de la presión. Esto se conoce como transmisor electrónico inteligente o SMART.
Los instrumentos pueden equiparse con manómetros digitales.
¿Cómo elegir un sensor de presión industrial?
El transmisor de presión industrial debe elegirse en función del fluido a medir, el rango de presión y las condiciones de funcionamiento de la aplicación y el proceso.
Para medir la presión, es necesario investigar un poco para responder a las preguntas sobre cómo elegir el sensor de presión adecuado y determinar :
- El fluido a medir como: aire, gas, hidrógenoUn líquido, vapor, agua u otro líquido y sus características (densidad, viscosidad, corrosividad, etc.).
- Condiciones de funcionamiento del proceso: presión que debe medirse, presión estática, temperatura del proceso, riesgo de corrosión, etc.
- El tipo de medición: medición de la presión, medición del caudal mediante un dispositivo reductor de presión y presión diferencial delta-p, medición del nivel mediante presión hidrostática, medición de la densidad, etc.
- El tipo de presión que debe medirse :
- Presión relativa
- Presión atmosférica
- Presión absoluta
- Presión diferencial
- Presión barométrica
- El rango de presión o de medida
- Dinámica o autonomía
- La precisión de la medición de la presión
- Tiempo de respuesta
- La interfaz mecánica o racor de conexión al proceso: conexión roscada, conexión embridada, etc.
- Señal de salida analógica y/o digital, por cable o inalámbrica
- El entorno climático y las limitaciones asociadas:
- El entorno industrial, las limitaciones asociadas y la normativa vigente:
¿Cuáles son los distintos tipos de transmisores de presión?
Los sensores de presión relativa miden la presión del proceso en relación con la presión atmosférica. La presión atmosférica se mide utilizando una cavidad de referencia dentro del transmisor. Esta presión disminuye a medida que aumenta la altitud.
Los transductores de presión diferencial utilizan dos cámaras separadas conectadas por un diafragma flexible. La presión se mide a ambos lados de la membrana. La presión diferencial (dp) es la diferencia de presión entre estas dos presiones: una presión de referencia en el lado de baja presión (BP o LP) y una presión en el lado de alta presión (HP). Estos dispositivos de medición de la presión diferencial se utilizan para medir el caudal de fluidos en tuberías y para controlar la obstrucción de filtros.
Los sensores de presión absoluta comparan la presión relativa con el vacío absoluto. La presión absoluta es siempre positiva.
La ventaja de este dispositivo es que está exento de variaciones de la presión atmosférica, gracias a una cámara de referencia de vacío, y por tanto es más preciso.
La presión absoluta puede expresarse a partir de la presión relativa añadiendo 1,013 bar, es decir, p. absoluta (bar abs.) = p. relativa (bar) + 1,013.
Un transmisor de presión de diafragma separa el fluido del proceso que se está midiendo de la célula de presión. El diafragma y las piezas de contacto están hechos de un material resistente al fluido que se está midiendo y están soldados a la base de la célula de presión.
Un tubo capilar o manguito de conexión sirve de enlace entre la membrana de separación y la célula de presión. Este espacio debe desgasificarse al vacío y, a continuación, llenarse con un aceite de relleno y sellarse. La presión medida ejerce una fuerza sobre la superficie exterior de la membrana. A medida que la membrana se flexiona hacia dentro, intenta comprimir el fluido de relleno dentro del instrumento.
Este líquido de llenado está diseñado para resistir la compresión, por lo que la fuerza se canaliza directamente a la célula de medición de presión. Todo el funcionamiento de un transductor de presión de junta de membrana se basa en el principio de Blaise Pascal.
Los sensores de presión de diafragma se fabrican con diversos materiales, como acero inoxidable, titanio, Inconel, Hastelloy, Monel, Tantalio y Níquel. Los materiales utilizados dependen del tipo de aplicación y de la temperatura para la que se haya diseñado el sensor de presión industrial.
Los sensores de presión con separadores se utilizan para medir la presión de fluidos a altas temperaturas.
- Transmisores de presión multivariable
Los sensores de presión multivariable combinan la medición de la presión diferencial, la medición de la presión absoluta y la medición de la temperatura en el mismo sensor.
Estos productos se utilizan sobre todo para la medición de caudal másico.
Los sensores de nivel hidrostáticos son dispositivos de medición utilizados para determinar el nivel de llenado de un líquido en depósitos o cubas. El principio de medición se basa en la presión hidrostática, que es el peso ejercido por un líquido en función de la altura de la columna de llenado.
Sensores de presión sumergibles
Estas sondas de presión hidrostática pueden sumergirse en un líquido para medir el nivel de un tanque o depósito. Suelen estar equipadas con una membrana de acero inoxidable.
¿Cómo se calibra un sensor de presión?
Los transmisores de presión industriales deben calibrarse periódicamente para garantizar una metrología precisa durante todo su ciclo de vida y asegurar que cumplen las normas de calidad más exigentes. evitar los factores que influyen en la precisión. El periodo de calibración lo definen los fabricantes de los sensores de presión. Deben calibrarse el cero y el fondo de escala.
En fábrica, para comprobar la linealidad de la señal de salida, se comprueba la precisión en varios puntos del rango de presión.
La calibración consiste en aplicar una presión de referencia definida a la interfaz mecánica del transductor, comprobar la señal de salida y, a continuación, aplicar una compensación. El sensor puede calibrarse mediante un tornillo de ajuste externo, un indicador digital local, una interfaz de programación o un software de programación.
Para llevar a cabo las distintas manipulaciones, puede ser necesario montar una válvula de aislamiento o un colector en el transmisor de presión para aislarlo del proceso.
Para sus calibraciones anuales, puede recurrir a una empresa especializada en calibración de sensores de presión.
La calibración periódica asegura la precisión de la medición de la presión para garantizar resultados constantes.
¿Cómo se instala un manómetro?
Los transductores de presión pueden instalarse mediante una conexión mecánica al dispositivo de medición o a la tubería en la que debe medirse la presión.
Deben tomarse precauciones especiales en función de las condiciones de presión y temperatura del proceso.
La señal de este dispositivo puede conectarse a un sistema de visualización (pantalla digital industrialPuede conectarse a un PLC (sistema de automatización de medición de la presión) para controlar un dispositivo de control y regular la presión en un proceso.
Si necesita ayuda, le recomendamos que recurra a una empresa profesional para la instalación y puesta en marcha de su instrumento de medida.
¿Cómo se comprueba un sensor de presión?
Un sensor de presión puede probarse aplicando una presión conocida definida a la interfaz mecánica del sensor de presión y comprobando la señal de salida analógica medida o el valor mostrado en el indicador.
Si su instrumento está averiado, puede pedir a un especialista o a uno de los fabricantes de sensores industriales que se lo repare.
¿Cómo se configura un transmisor de presión?
Se pueden configurar dispositivos digitales inteligentes con protocolo HART :
¿Cuáles son las aplicaciones de los sensores de presión?
Comprender por qué medir la presión en las industrias de procesos es importante para garantizar la seguridad, optimizar el control de los procesos, mejorar la eficiencia energética y mantener la calidad de los productos acabados.
Los transmisores de presión se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales.
Este dispositivo puede detectar presiones de hasta varios miles de milibares. Por lo tanto, es esencial en una amplia gama de industrias. Puede medir la presión del aire, del agua, de los vapores y de los gases.
Por ejemplo, las aplicaciones incluyen la medición de la presión diferencial y el orificio del flujo de líquido en una tubería, el flujo de gas o el flujo de vapor, la supervisión de filtros, la medición del nivel con un sensor de diafragma rasante de un fluido en un depósito, la medición de la densidad del fluido o la medición de la presión relativa.
En función de su sector, debe elegir el instrumento de medición adecuado para su aplicación y las limitaciones de su entorno industrial.
¿Cómo elegir el manómetro adecuado?
Para garantizar que sus procesos y sistemas funcionan según lo previsto y ofrecen los resultados esperados, debe evitar errores de medición de la presiónlos expertos de Fuji Electric, fabricante francés de sensores de presión industrialesEllos le guiarán y le ofrecerán una medición de presión diseñada para su aplicación más exigente.
La medición de la presión no se improvisa.
La medición de la presión requiere los servicios de profesionales del sector de la instrumentación.
Los transductores de presión de Fuji Electric son famosos por su alta tecnología, precisión en la medición de la presión, amplio rango de medición, estabilidad a largo plazo, calidad de fabricación, fiabilidad, durabilidad, asistencia técnica, política de fácil devolución y rápido servicio de entrega a los clientes.
ref : FKE
