Transmisor de presión de silicio difundido

Un transmisor de presión convierte la presión de una línea en una señal que un sistema de control puede leer. El instrumento de esta página utiliza un elemento sensor de silicio difundido dentro de un cuerpo de acero inoxidable 304, lo que significa que la presión actúa directamente sobre el elemento y la salida se deriva del elemento y no del movimiento de un mecanismo.

La serie abarca de -100 kPa a 100 MPa y cubre referencias manométrica, absoluta y manométrica sellada. Diecisiete alcances se mantienen en existencias de 0-5 kPa a 0-2,5 MPa, todos con salida de 4-20 mA a dos hilos, alimentación de 24 V CC, conexión al proceso M20×1,5 y cable de 1 m. La serie más amplia va de 0-1 kPa hasta 0-60 MPa e incluye rangos compuestos que cruzan el cero hacia el vacío.

La salida es de 4-20 mA de serie, con 0-5 V, 0-10 V y RS-485 disponibles bajo pedido. La estanqueidad es IP65, la exactitud indicada en los rangos en existencias es de 0,2 % del fondo de escala con una estabilidad de ±0,1 % del fondo de escala al año, y el rango de temperatura del medio es de -20 a +80 °C de serie o hasta +150 °C en la construcción de alta temperatura.

Cómo funciona un transmisor de presión de silicio difundido

El elemento sensor es un diafragma de silicio con una red de resistencias difundidas en su superficie. La presión sobre una cara del diafragma lo deforma, las resistencias cambian de valor con la deformación y un circuito de puente convierte ese cambio en una tensión. El elemento es un dispositivo de estado sólido sin palanca, sin eje y sin varillaje, y por eso un transmisor de este tipo mantiene su calibración mejor que un manómetro mecánico bajo vibración y puede resultar lo bastante pequeño para alojarse en una toma de máquina.

El diafragma está separado del proceso por un diafragma de aislamiento fino y un líquido de relleno en la mayoría de las construcciones industriales, de modo que el medio toca acero inoxidable 304 y no el silicio. Esa decisión es la que permite usar el mismo elemento con agua, aceite y gas. También fija el límite: un medio que ataca el acero inoxidable 304 ataca el diafragma de aislamiento igual que atacaría cualquier otra parte del conjunto en contacto con el medio.

La etapa de salida convierte después la tensión del puente en la señal estándar. En un montaje de 4-20 mA a dos hilos el transmisor toma su propia alimentación del mismo lazo que modula, de modo que la corriente que circula por el lazo es la medición y el instrumento receptor la lee directamente. Por eso un lazo de dos hilos no se ve afectado por una pequeña caída de tensión a lo largo del cable, y por eso los mismos dos conductores cumplen las dos funciones.

Cómo elegir el transmisor adecuado

Elija primero el alcance de medición, y elíjalo a partir de la presión de trabajo normal y no de una cifra de pico. La exactitud indicada se refiere al fondo de escala del alcance elegido, de modo que un alcance varias veces superior a la presión de trabajo hace que cada lectura sea menos exacta de lo necesario. La cifra de sobrepresión de 1,5 veces cubre picos de corta duración y no un sobrealcance sostenido.

Después decida la referencia de presión. Un transmisor manométrico lee respecto a la atmósfera y es la opción habitual para una descarga de bomba o una línea de aire comprimido. Un transmisor absoluto lee respecto al vacío y se usa donde las variaciones barométricas importan. Un transmisor manométrico sellado lee respecto a una referencia sellada y conviene cuando una referencia ventilada se llenaría con el medio.

Después fije la salida y la conexión. La de 4-20 mA a dos hilos es la opción por defecto y la más sencilla de cablear. Una salida de tensión conviene para un recorrido corto hacia un controlador que admite una entrada de tensión, y RS-485 conviene para un transmisor que se lee digitalmente junto a otros. La conexión al proceso suele venir fijada por la toma que ya tiene la máquina, y las opciones aquí van de M8×1 hasta bridas DN100 con roscas a medida disponibles.

Por último confirme el medio y la temperatura. Agua, aceite y gases generales van bien con la construcción estándar. Un medio por encima de 80 °C necesita la versión de alta temperatura, y un medio que ataca el acero inoxidable 304 necesita otro material en contacto, que es un caso para plantear y no para dar por supuesto.

Limitaciones y puntos que conviene confirmar

Un transmisor mide la presión en un punto. No mide el caudal por sí mismo, y una lectura de presión utilizada para deducir el caudal depende de la geometría entre la toma y el punto de referencia, de modo que el mismo instrumento da resultados distintos en otra instalación. Cuando hay que calcular una cifra de caudal a partir de una presión diferencial, se trata de un montaje de medición aparte.

El cuerpo de acero inoxidable 304 no sirve para todos los medios. El agua con cloruros, algunos ácidos y algunos productos químicos de proceso lo atacan, y la señal habitual es un picado en el diafragma de aislamiento y no en el cuerpo. La compatibilidad es una cuestión que conviene resolver antes del pedido para cualquier medio fuera del agua, el aceite y los gases generales.

Dos cifras del material suministrado necesitan confirmación y se publican como abiertas. La exactitud aparece como 0,2 % y como 0,5 %, con todos los artículos en existencias marcados a 0,2 % del fondo de escala y la cifra de 0,5 % descrita como una opción de la serie. Y la norma de referencia que respalda la cifra de exactitud no se nombra, de modo que si hay que citar una norma concreta, es un caso para plantear y no para leerlo de esta página.

Otros valores que una especificación suele pedir no aparecen en el material y figuran aquí como información pendiente: el rango de temperatura de trabajo de la electrónica, distinto del rango del medio, la documentación de calibración y la lista de certificaciones. Las funciones de los pines también difieren entre las formas de salida, de modo que el cableado se toma de la forma pedida y no de un único esquema.