Qué es un sensor de presión
Un sensor de presión convierte la presión de una tubería, un cilindro o un recipiente en una señal eléctrica que una máquina puede leer. En una central hidráulica, una línea neumática, un bastidor de bombeo o un banco de pruebas, es el elemento que permite al sistema de control saber qué está haciendo el fluido, en lugar de dejarlo en manos de un operador que lee un manómetro.
El término abarca dos cosas que en un catálogo aparecen separadas con frecuencia y en una instalación no se separan nunca. Un elemento sensor por sí solo produce una señal pequeña que hay que acondicionar antes de que nada pueda leerla. Un transmisor empaqueta el elemento con la electrónica que lo amplifica, lo linealiza y lo compensa en temperatura, y con una etapa de salida que gobierna una señal estándar. Casi todo lo que se vende para fabricación de máquinas es del segundo tipo, y por eso las dos palabras se usan indistintamente en la práctica.
La selección para una máquina gira en torno a cuatro preguntas: qué tiene que tolerar la tecnología de detección, contra qué referencia de presión se lee, qué salida toma el sistema de control y qué conexión al proceso tiene ya la toma. Esta última suele ser la restricción fija, porque una toma no se cambia tan fácilmente como un sensor.
Cómo mide un sensor de presión
Tres tecnologías cubren la mayor parte de los sensores de presión montados en máquina, y fallan de maneras distintas. Un elemento piezorresistivo usa un diafragma de silicio con una red de resistencias difundidas; es sensible, barato y muy adecuado para gases limpios y secos y para presiones moderadas, y es la tecnología que hay detrás de la mayoría de los transmisores económicos. Una galga extensométrica de capa fina se deposita directamente sobre un diafragma de acero, lo que da un elemento robusto para presiones más altas y funciones hidráulicas, con mejor resistencia a los picos de presión. Un elemento capacitivo mide la flecha de un diafragma frente a una placa fija, y se elige donde la estabilidad y una amplia relación de ajuste importan más que el coste.
La compensación de temperatura es lo que marca la diferencia entre un elemento y un instrumento. Todas estas tecnologías se desvían con la temperatura ambiente y la del proceso, y la desviación es mayor que la cifra de exactitud en todo el rango de trabajo si no se corrige. La compensación se hace en la electrónica, y por eso un transmisor cuesta más que el elemento desnudo y por eso la especificación de temperatura de la electrónica es tan relevante como el límite de temperatura del medio.
El camino mecánico que recorre la presión hasta llegar al elemento importa tanto como el elemento mismo. Un transmisor montado directamente sobre una toma ve el fluido de forma directa. Un transmisor detrás de una línea de impulsión ve una presión que la línea ha modificado: el condensado en una línea de gas o el gas en una línea de líquido cambian lo que llega, y una fuente pulsante como una bomba alternativa impone una presión oscilante que una lectura directa seguirá. Un dispositivo de amortiguación en la toma de presión, o una línea de impulsión dispuesta para retener la fase correcta, forma parte de que la medición tenga sentido.
Opciones de configuración
La mayor parte de la especificación viene determinada por estas decisiones y no por la clase de exactitud. Cada una condiciona la siguiente, y por eso se resuelven en orden.
| Configuración | Opciones a definir | Qué decide realmente |
| Tecnología de detección | Piezorresistiva, galga extensométrica de capa fina o capacitiva | La tolerancia a la sobrepresión y a los picos de presión, la estabilidad a lo largo del tiempo y el rango de presión en el que la tecnología da lo mejor de sí. |
| Referencia de presión | Relativa, absoluta, relativa sellada o diferencial | Qué significa el cero. Un sensor relativo lee contra la atmósfera y se mueve con el tiempo atmosférico; uno absoluto no, lo que importa en un sistema de vacío o en un recipiente cerrado. |
| Rango y punto de trabajo | El rango completo del sensor frente a la presión a la que trabaja normalmente la máquina | El cambio más pequeño que puede resolverse en servicio, que suele ser de lo que depende en realidad la aplicación. |
| Forma de salida | Corriente a dos hilos, tensión a tres hilos o un bus digital | Cómo se conecta el sensor al controlador y cómo se cablea. Las funciones de los pines difieren entre formas, así que la forma se decide antes de planificar el cableado. |
| Tensión de alimentación | La alimentación nominal disponible en la máquina, y cualquier opción de rango amplio | Si el sensor se alimenta de la tensión de control ya presente y si hay que prever una alimentación aparte. |
| Conexión al proceso | Roscada, embridada, de abrazadera o a medida | Si el sensor encaja en la toma que existe. Una rosca a medida suele salir más barata que rehacer el bloque. |
| Conexión eléctrica | Conector, entrada de cable sellada o conector circular | Cómo se sustituye el sensor en servicio, y qué bien sobrevive la conexión al refrigerante, al lavado y a la vibración. |
| Material en contacto y temperatura del medio | El material del cuerpo y del diafragma, y la versión de temperatura | Si el medio ataca al sensor, y si el rango de temperatura estándar cubre el proceso o hace falta la versión de alta temperatura. |
Cómo elegir un sensor de presión
| Criterio | Por qué decide la respuesta | Cómo resolverlo antes de consultar |
|---|
| Presión de trabajo normal y presión de pico | El rango fija la resolución, y el pico fija lo que el sensor tiene que aguantar | Dé la presión normal y la máxima por separado, y diga si el pico es sostenido o un golpe en el arranque. |
| Referencia de presión | Define el cero, y una referencia mal elegida no se corrige después con calibración | Indique relativa, absoluta o relativa sellada de forma explícita, en lugar de deducirlo del tipo de máquina. |
| El medio y su temperatura | La corrosión y la temperatura son las dos razones más frecuentes de que un sensor de presión de máquina falle pronto | Nombre el fluido, su concentración si no es agua limpia o aceite, y su temperatura en la toma. |
| Conexión al proceso existente | La toma suele ser la restricción fija, porque rehacer un bloque cuesta más que adaptar el sensor | Dé la rosca o, si es una brida o una abrazadera, las dimensiones, y la cara de sellado. |
| Entrada del sistema de control | El tipo de entrada del controlador y el cableado ya tendido deciden la forma de salida | Indique la tarjeta de entrada y si toma corriente o tensión, y dónde se va a cablear el sensor. |
| El entorno en el sensor | La vibración, el lavado, el refrigerante y la intemperie actúan tanto sobre el cuerpo como sobre la conexión | Describa dónde va montado el sensor en la máquina, y si va a recibir manguerazos o a quedar enterrado en viruta. |
| Comportamiento dinámico de la fuente | Una bomba pulsante o una válvula de conmutación rápida imponen una presión oscilante que cambia lo que significa una lectura | Diga si la presión es estable o pulsante, y si se quiere una lectura amortiguada o promediada. |
Un sensor de presión mide en un punto de un sistema. Donde se pretenda deducir un caudal a partir de la presión, el resultado depende de la geometría entre la toma y el punto de referencia, así que el mismo sensor da respuestas distintas en otra instalación.
Las alternativas más cercanas
Estos son los tipos a los que normalmente se refiere una consulta por un sensor de presión, y el punto en el que la elección se decide realmente.
| Alternativa más cercana | Qué la diferencia de un sensor de presión |
| Sensores de fuerza | Un sensor de fuerza mide una carga aplicada directamente sobre él, mientras que un sensor de presión mide la fuerza por unidad de superficie de un fluido. La distinción afecta a la disposición mecánica más que a la electrónica: un sensor de fuerza recibe la carga a través de su propio cuerpo, y no puede sustituirse por una lectura de presión salvo que la superficie sea conocida y constante. |
| Sensores de nivel | Una medición de nivel se deduce a menudo de la presión en el fondo de un recipiente, lo que solo funciona mientras la densidad sea conocida y constante. Donde la densidad varía, o donde el recipiente está abierto a la atmósfera por arriba, un sensor de nivel que mida la interfaz directamente es la respuesta más fiable. |
| Sensores de temperatura | Otra magnitud medida de la misma manera, en el sentido de que el sistema de control lee las dos como un valor analógico. Con frecuencia se necesitan juntas en el mismo bastidor, y se especifican por separado porque los rangos de presión y de temperatura rara vez coinciden. |
| Manómetros | Una indicación local sin salida eléctrica. Donde un operador lee la presión en el punto de uso y nada tiene que viajar a un controlador, un manómetro es más sencillo y más robusto; el sensor existe para que se pueda actuar sobre el valor en otro sitio. |
| Presostatos | Un presostato cambia de estado en un punto de consigna y produce un contacto, así que informa de que se ha cruzado un límite y no de cuánto vale la presión. Donde el controlador necesita el valor, un presostato no puede dárselo, y donde solo importa un límite, un presostato es la respuesta más sencilla. |
| Transmisores de presión | El mismo instrumento especificado para una planta de proceso y no para una máquina, donde el peso recae en las normas de conexión al proceso, la compatibilidad de las partes húmedas, los sellos remotos y la certificación para atmósferas peligrosas. En una máquina compacta, la carcasa, la conexión y la interfaz eléctrica suelen ser en cambio los rasgos que deciden. |
Qué incluir en la consulta
La primera respuesta puede ser una cotización en lugar de una lista de preguntas si la consulta incluye estos datos. Si no conoce una cifra, envíe la descripción de la aplicación y le confirmaremos lo que implica.
- Rango de presión que hay que medir, con el punto de trabajo normal y el máximo
- Si la lectura es relativa, absoluta, relativa sellada o diferencial
- El fluido, su temperatura en la toma y su concentración si no es agua limpia o aceite
- La conexión al proceso de la máquina: rosca, brida, abrazadera o a medida
- La forma de salida que toma el controlador y su tensión de alimentación
- Si la presión es estable o pulsante
- La conexión eléctrica preferida, y cómo se sustituirá el sensor en servicio
- Si el sensor va a estar expuesto a lavado, refrigerante o intemperie
- Si tiene que acompañar al sensor alguna documentación, y en qué forma
