Criterios de selección de transductores de presión

Seleccionar el transductor de presión adecuado garantiza una adquisición de datos fiable y precisa. Con tantos tipos disponibles, la selección del transductor de presión ideal puede resultar compleja. Es fundamental tener en cuenta distintos parámetros, como el intervalo de presión, la precisión, la compatibilidad de los medios y las condiciones ambientales. Este artículo analiza estos parámetros en detalle para ayudar al usuario a tomar una decisión informada al seleccionar un transductor. Lea nuestro artículo sobre el transductor de presión para obtener más detalles sobre el funcionamiento del dispositivo.

Criterios de selección

• Rango de presión
• Tamaño y tensión de conexión
• Linealidad
• Medios de proceso
• Tipo de salida
• Aplicación y tipo de medición
• Rango de temperaturas:
• Precisión
• Resolución
• Tiempo de respuesta
• Entorno de instalación
• Características de diseño
• Mantenimiento
• Preguntas frecuentes

Rango de presión

Es fundamental determinar el rango de un transductor de presión. El rango se refiere a las presiones máxima y mínima que el transductor puede medir con precisión. Hay que tener en cuenta dos parámetros principales a la hora de seleccionar la gama:

• Precisión: El rango debe ser bajo para obtener la máxima precisión (que se analizará más adelante), y la presión de funcionamiento normal debe situarse en algún punto intermedio de dicho rango.
• Protección contra sobrepresión: Es crucial tener en cuenta lo que podría ocurrir si la presión supera el rango de funcionamiento normal debido a errores, fallos de diseño o errores en las pruebas. Para evitarlo, es esencial especificar la cantidad de protección contra sobrepresión necesaria, garantizando que el transductor pueda soportar presiones superiores a las normales sin sufrir daños.

Ejemplo

Considere la posibilidad de elegir un transductor para un sistema hidráulico que funcione a 2000 psi (137,8 bar).

• Precisión: Elija un transductor de presión con un rango centrado en torno a estos 137,8 bar (2000 psi) para obtener una precisión óptima. Por ejemplo, un transductor que oscile entre 1500 psi (103,4 bar) y 2500 psi (172,3 bar) proporcionaría una lectura precisa para la presión de funcionamiento típica. Esto se debe a que la presión de funcionamiento se encuentra en el centro del rango del transductor, donde puede detectar y medir mejor los cambios de presión.
• Protección contra sobrepresión: Es esencial tener en cuenta lo que podría ocurrir en una situación anormal, por ejemplo, si una válvula se atasca y hace que la presión suba a 206,8 bar (3000 psi). El transductor debe soportar esta situación de sobrepresión sin sufrir daños. Un transductor con una protección adecuada contra la sobrepresión, por ejemplo hasta 4000 psi, es una buena elección.

En este caso, el transductor de presión ideal para este sistema podría oscilar entre 1500 psi y 2500 psi para una precisión óptima y una protección contra sobrepresiones de hasta 4000 psi.

Tamaño y tensión de conexión

El tamaño de la conexión determina cómo encaja el transductor en el sistema. Es importante garantizar la compatibilidad con los componentes existentes y una conexión segura y sin fugas. Elegir un transductor con el rango de tensión adecuado garantiza un funcionamiento correcto y la integración con su sistema de alimentación. Asegúrese de que el tamaño de rosca medido del transductor coincide con el equipo o los accesorios para evitar fugas y garantizar una conexión fiable.

Linealidad

La linealidad en los transductores de presión se refiere a la capacidad del dispositivo para producir una salida que es directamente proporcional a la presión de entrada. En términos más sencillos, si la presión se duplica, la salida del transductor también debería duplicarse, suponiendo una linealidad perfecta. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, puede haber una pequeña cantidad de no linealidad entre las lecturas de entrada y salida. Por ejemplo, una no linealidad de entre 0,2 y 0,5% significa que los valores medidos pueden desviarse hasta un 0,5% del rango total de medición.

Medios de proceso

Las partes del transductor de presión que entran en contacto directo con el fluido del proceso se denominan "partes húmedas". Las partes húmedas del transductor deben ser compatibles con el medio utilizado. Entre las consideraciones más comunes sobre los medios de proceso se incluyen:

• Compatibilidad: Elija materiales compatibles con el fluido de proceso específico para evitar la corrosión o la contaminación.
• Aleaciones con alto contenido en níquel: Para fluidos corrosivos como el agua de mar, considere el uso de aleaciones con alto contenido en níquel por su excelente resistencia a la corrosión.
• Acero inoxidable: Los aceros inoxidables 304 y 316 y 17-4 son habituales para manómetros en diversas aplicaciones debido a su resistencia a la corrosión y su solidez.
• Accesorios sanitarios: Las industrias higiénicas (como la alimentaria, la de bebidas y la farmacéutica) utilizan transductores de presión con accesorios sanitarios para garantizar la limpieza y evitar la acumulación de bacterias. Los accesorios sanitarios permiten limpiar el transductor de forma rápida y sencilla, ya sea desmontándolo manualmente o mediante un proceso de limpieza automatizado.

Tipo de salida

Los transductores de presión pueden tener diferentes salidas, cada una de las cuales ofrece características y ventajas únicas:

• Salida ratiométrica: La señal de salida cambia proporcionalmente a la alimentación. Es beneficioso cuando la fuente de alimentación del sistema no es estable, ya que ayuda a mantener la precisión de la salida.
• Salida mV/V: Se trata de una salida de milivoltios por voltio. Es la opción de salida más sencilla y barata y no está amplificada, lo que significa que proporciona una señal sin procesar directamente desde el elemento sensor. Este tipo de salida es adecuado para transmisiones a corta distancia y suele utilizarse en entornos controlados.
• Salida de tensión amplificada: Algunos transductores de presión incorporan amplificadores para aumentar el nivel de la señal de salida. Esto refuerza la señal frente al ruido eléctrico y permite transmitirla a mayores distancias.
• Salida mA: La salida de corriente, normalmente de 4-20 mA, se utiliza cuando es necesario transmitir la señal a largas distancias. Esto se debe a que la corriente, a diferencia de la tensión, no se degrada con la distancia. Este tipo de salida es habitual en aplicaciones industriales.
• Salidas digitales: Algunos transductores de presión ofrecen una salida digital que puede conectarse directamente a un ordenador u otros sistemas digitales.

Aplicación y tipo de medición

La elección del tipo de medición de presión adecuado para un transductor de presión depende en gran medida de la aplicación específica y de las necesidades del sistema que vaya a utilizar. Los tipos de medición de presión más comunes son:

• Absoluto: Este tipo de medición de la presión se refiere a un vacío perfecto. Mide la presión total ejercida por el fluido, incluida la presión atmosférica.
• Calibre: La presión del manómetro está referenciada a la presión atmosférica ambiente. Mide la presión por encima o por debajo de la presión atmosférica local.
• Diferencial: Mide la diferencia de presión entre dos puntos de un sistema. Esto es útil cuando la diferencia de presión, en lugar de la presión absoluta o manométrica, es crítica.
• Vacío La presión de vacío se refiere a la cantidad de presión por debajo de la presión atmosférica. Se utiliza en dispositivos de aspiración o en situaciones que requieren una presión reducida.
• Bidireccional: Los transductores de presión bidireccionales pueden medir presiones positivas y negativas (por encima y por debajo de la presión atmosférica). Esto es necesario en sistemas en los que la presión puede fluctuar en ambas direcciones a partir de un punto de referencia.

Lea nuestro artículo sobre presión atmosférica, absoluta, manométrica y diferencial para obtener más información sobre los distintos tipos de presión.

Rango de temperaturas:

Asegúrese de que el transductor de presión es adecuado para el rango de temperatura de funcionamiento. Los transductores fabricados con tecnología de película fina funcionan mejor a altas temperaturas. Las finas capas de material (como metal o semiconductor) soportan mejor las altas temperaturas que otras tecnologías porque es menos probable que se expandan, contraigan o degraden bajo un calor extremo.

Las temperaturas extremas pueden crear errores en la salida de un transductor, a menudo expresados en porcentaje de escala completa sobre 1°C (%FS/°C). Por ejemplo, si un transductor de presión tiene una tasa de error del 0,2% del fondo de escala por grado centígrado (%FS/°C) y la temperatura aumenta 10°C, la salida podría desviarse un 2% de su fondo de escala, lo que afectaría a la precisión de las mediciones de presión.

Precisión

La precisión de medición de la presión de un transductor de presión se refiere a lo cerca que están sus mediciones de la presión real que se está midiendo. Por ejemplo, si el transductor tiene un rango de escala completa de 0 - 6,9 bar (0 a 100 psi), y su precisión es del 0,5% de la salida de escala completa, significa que las mediciones del dispositivo podrían desviarse hasta 0,03 bar (0,5 psi) de la lectura de presión verdadera en cualquier punto dentro de su rango.

En muchas aplicaciones estándar, un manómetro con una precisión del 0,5% es suficiente para proporcionar mediciones fiables. Sin embargo, en ciertas aplicaciones críticas que implican bajas presiones (como la industria aeroespacial, farmacéutica o la fabricación de semiconductores), en las que es esencial disponer de lecturas de presión precisas, se desean precisiones más elevadas.

Resolución

La resolución de un transductor de presión se refiere a la cantidad más pequeña de cambio en la presión que el transductor puede detectar. Por ejemplo, si un transductor de presión tiene una escala completa de 100 psi y una resolución del 0,1%, podría detectar cambios tan pequeños como 0,1 psi. La resolución de un transductor de presión es crucial, ya que determina la precisión de las mediciones. Los transductores de alta resolución son necesarios para lecturas precisas, mientras que una resolución menor basta para la detección general. La necesidad de resolución depende de la aplicación, y los costes pueden ser más elevados para los transductores de mayor resolución.

Tiempo de respuesta

El tiempo de respuesta es el tiempo que tarda el transductor en reaccionar y emitir una señal cuando cambia la presión. Es importante porque afecta a la precisión y la velocidad de detección de la presión. Al seleccionar un transductor, los tiempos de respuesta rápidos son necesarios para la monitorización en tiempo real (como un ventilador médico), mientras que los más lentos pueden ser suficientes para cambios graduales de presión y pueden ser más rentables.

Entorno de instalación

La corrosión y la exposición a vapores explosivos son dos factores importantes que pueden afectar al rendimiento y la seguridad de los transductores.

• Corrosión: Salpicaduras de líquidos corrosivos o exposición a gases corrosivos en la superficie de la carcasa.
• Vapores explosivos: Si en la zona de instalación hay vapores explosivos, el transductor y su fuente de alimentación deben ser adecuados para estos entornos. Para ello, suelen colocarse dentro de carcasas a prueba de explosiones o mediante diseños intrínsecamente seguros. En los diseños intrínsecamente seguros, la cantidad de energía disponible para el equipo eléctrico en el área peligrosa se ajustará a un nivel inferior al que encendería los gases.

Características de diseño

Para aplicaciones con medios viscosos o cargados de partículas, se dispone de versiones especiales de transductores de presión con diagramas enrasados. Los diagramas de lavado incorporan un pequeño orificio que permite el paso de un flujo continuo de fluido a través del elemento sensor del transductor, limpiándolo eficazmente y evitando la acumulación de residuos o contaminantes. Esta característica es especialmente beneficiosa en la industria alimentaria, farmacéutica y química. Los transductores de presión con relleno de líquido alimentario están diseñados específicamente para aplicaciones de alimentos y bebidas. Estos transductores utilizan un fluido de llenado inerte y compatible con los productos alimentarios, lo que garantiza la integridad y seguridad de los alimentos que se procesan.

Mantenimiento

Elegir transductores de presión con funciones de autocalibración o procedimientos de calibración sencillos puede reducir las necesidades de mantenimiento y los tiempos de inactividad. Elegir transductores duraderos y estables también puede minimizar la necesidad de mantenimiento frecuente, garantizando un rendimiento constante a lo largo del tiempo.

Preguntas frecuentes

¿Cómo afecta la precisión de un transductor de presión a su selección?

La precisión es crucial, ya que determina lo cerca que está el valor medido del valor real. Se necesita una mayor precisión para aplicaciones críticas como la aeroespacial y la farmacéutica.

¿Por qué es importante el rango de presión a la hora de elegir un transductor de presión?

El rango de presión garantiza que el transductor funcione dentro de sus límites. Seleccionar un transductor con un alcance adecuado evita daños y lecturas inexactas.