¿Qué es un transmisor de presión?

¿Qué son los transmisores de presión?

Los transmisores de presión son manómetros electrónicos utilizados para medir y controlar la presión. El término transmisor de presión también se utiliza a menudo para transductores de presión o sensores de presión. Sin embargo, no se trata de un sinónimo, ya que el término sensor de presión en ese sentido solo describe una parte del transmisor de presión.

Están disponibles en muchas versiones para adaptarse a las conexiones eléctricas y de presión, los procedimientos de medición, las señales eléctricas de salida y las certificaciones (CE, EX, ferroviaria y marina). Una tecnología superior y una fabricación precisa garantizan el perfecto funcionamiento de estos transmisores de presión. Esto es especialmente importante en aplicaciones con altas exigencias de estabilidad a largo plazo, resistencia a las vibraciones, compatibilidad electromagnética, resistencia a los golpes o insensibilidad a la temperatura.

¿En qué consiste un transmisor de presión?

Un transmisor de presión consta de un sensor que convierte la presión o un cambio de presión en una señal eléctrica mediante un principio físico. Además, un transmisor de presión contiene una electrónica de transductor de medida que procesa la señal del sensor y la convierte en una señal eléctrica de salida normalizada. La señal de salida se entrega en la conexión eléctrica. La presión se aplica al sensor a través de la conexión de presión (también llamada conexión de proceso). El sensor y la electrónica están alojados en una carcasa que, por un lado, protege estos dos componentes sensibles de las influencias ambientales y, por otro, los conecta a la conexión eléctrica y a la conexión de presión.

¿Cuáles son los criterios de selección de un transmisor de presión?

Los criterios de selección de un transmisor de presión son el rango de medición adecuado, la precisión requerida y la señal de salida deseada. Sin embargo, otro criterio muy importante es la idoneidad del transmisor de presión para la aplicación deseada. El rango de medición, la precisión y la señal de salida son parámetros relativamente fáciles de determinar. En cambio, determinar qué tipo de transmisor de presión es adecuado para una aplicación concreta requiere cierta experiencia y un examen minucioso de diversos aspectos.

Criterios de selección del transmisor de presión ideal para su aplicación

Tipo de impresión: En la tecnología de medición de la presión, se distingue entre presión absoluta, presión relativa y presión diferencial. La presión absoluta se refiere siempre al vacío absoluto como punto cero. La medición de la presión relativa es la medición de la diferencia de presión entre un medio y la presión ambiente o atmosférica (aprox. 1 bar). En el siguiente artículo se explican detalladamente las diferencias.

Rango de medición: Es el rango de presión entre la presión mínima (donde la señal de salida es 0%) y la presión máxima (donde la señal de salida es 100%). La diferencia entre los valores mínimo y máximo se denomina rango y sirve de referencia para casi todas las especificaciones de precisión en la tecnología de medición de la presión. Por regla general, el rango de medición de los transmisores de presión está normalizado a una unidad de medida de presión específica, por ejemplo, bar, mbar o psi. Además del rango de señal puro, también deben tenerse en cuenta los límites de sobrepresión y presión máxima. Estos límites son importantes en aplicaciones en las que pueden producirse picos de presión, incluso muy cortos, muy por encima del rango de medición.

Clase de precisión: En la práctica, definir la clase de precisión requerida o la incertidumbre de medición admisible del manómetro ha resultado ser un reto importante. Por un lado, la clase de precisión incluye diferentes aspectos o parámetros de la incertidumbre de medición, que no tienen el mismo significado en la mayoría de las aplicaciones. Por otro lado, incluso en lo que respecta a la aplicación, a menudo resulta difícil determinar el grado de precisión que debe tener realmente la medición. Una mayor precisión casi siempre conlleva un gran impacto en los costes del producto. Por lo tanto, es importante sopesar cuidadosamente lo que es obligatorio a la hora de seleccionar la clase de precisión.

Señal de salida: Se distinguen tres categorías principales para la señal de salida: Señal de sensor no amplificada, señales analógicas (estándar) y señales digitales. La salida de la señal del sensor no amplificada se desea muy raramente para los manómetros; esto contrasta con los medidores de temperatura, que a menudo proporcionan la señal de la resistencia PT100/PT1000 directamente y sin electrónica adicional. Ahora bien, cuando se suministra la señal del sensor sin amplificar, el instrumento de medición de la presión no es un transmisor o transductor de medición en sentido estricto. Se denomina entonces célula de medición con carcasa. A menudo también se denominan transductores. Las señales analógicas siguen siendo las más utilizadas en la tecnología de medición de la presión en la industria, especialmente la señal de corriente 4 ... 20 mA. La ventaja de las señales analógicas sigue siendo el coste significativamente inferior de los transmisores de presión y, a menudo, también de la electrónica de evaluación de corriente descendente. Sin embargo, el coste de los transmisores digitales y las unidades de evaluación se ha reducido considerablemente en los últimos años. Además, la difusión de sistemas de bus de sensores como IO-Link o CANopen en la medición de la presión está aumentando rápidamente. Las principales ventajas de las señales digitales son una mayor seguridad contra errores, capacidad de diagnóstico y parametrización y la combinación de varios parámetros de medición en un solo dispositivo, por ejemplo, presión y temperatura. Los presostatos electrónicos también se incluyen entre los transmisores de presión con señales digitales.

Sensor: El sensor de presión es el elemento central del manómetro. En los transmisores de presión, este sensor de presión suele ser un elemento en el que un cambio de presión provoca una deformación de la membrana. Esto, a su vez, provoca un cambio de resistencia eléctrica en elementos de resistencia especialmente instalados. Las tecnologías de sensores más utilizadas son las de película fina sobre acero, película gruesa sobre cerámica y sensores piezorresistivos. En los sensores de película fina sobre acero, las resistencias se pulverizan sobre una membrana de acero inoxidable. La principal ventaja de estos sensores de presión es su excelente estabilidad a largo plazo y su gran robustez frente a los picos de presión y las influencias de la temperatura, así como la medición de la presión en una amplia gama de presiones, desde unos 200 mbar hasta más de 3.000 bar. Los sensores de película gruesa sobre cerámica se basan en un cuerpo base cerámico sobre el que se aplican los puentes de resistencia que luego se queman. La membrana cerámica se considera extremadamente robusta frente a casi todos los líquidos y gases corrosivos y se utiliza preferentemente cuando hay que medir sustancias químicas agresivas. Los rangos de medición comienzan en unos 100 mbar y llegan hasta unos 400 bar. En los transductores de presión piezorresistivos, la resistencia de los elementos semiconductores de silicio cambia con la presión. Estos elementos semiconductores están aislados del medio de medición por un relleno de aceite y una fina membrana de separación. Debido a la alta sensibilidad y la baja histéresis del elemento de silicio, los sensores piezorresistivos son especialmente adecuados para presiones bajas en el rango de los mbar y cuando se requiere una mayor precisión.

Conexión de presión / conexión de proceso: La toma de presión conecta el manómetro al proceso en el que se va a medir la presión. El transductor de presión del transmisor debe estar bien conectado a la toma de presión (soldado o con juntas de elastómero). En el mercado existen numerosas conexiones de presión diferentes, cuya geometría y dimensiones se especifican en las normas (por ejemplo, la conexión del manómetro en DIN EN 837-1). Además de las preferencias específicas del sector, el factor decisivo a la hora de elegir las conexiones es principalmente el tipo de junta: junta metálica o con juntas de elastómero. Las juntas metálicas son roscas cónicas o conos de estanqueidad. Cada una se deforma mecánicamente con su homóloga, de forma que se crea un efecto de estanqueidad. Para presiones superiores a 1.000 bares, se suele optar por soluciones con juntas metálicas.

Juntas elastoméricas - también llamadas juntas tóricas o juntas de perfil - utilizan roscas de montaje cilíndricas. En una ranura, la junta de elastómero se comprime durante el montaje, creando un efecto de sellado. El material elastómero debe elegirse de forma que sea compatible con el medio medido y selle en todo el rango de temperaturas.

Conexión eléctrica: Hay menos variación en la conexión eléctrica porque cada segmento industrial utiliza sólo unos pocos tipos de conectores. En general, puede decirse que las versiones con cable directamente en el transmisor de presión se utilizan menos porque el cableado es más complejo que en las versiones con conectores.

Los criterios clave para seleccionar la conexión adecuada son la estanqueidad frente a líquidos y polvo, la resistencia a las vibraciones y el coste del equipo de medición y el cableado, incluida la puesta en servicio. Un requisito especial para los transmisores de presión puede ser la correcta compensación de la presión del interior del transmisor y el entorno: En la práctica, muchas conexiones eléctricas pueden causar problemas inesperados al medir la presión.

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