Interruptor de Presión - Cómo Funcionan

Un interruptor de presión es un dispositivo que controla un contacto eléctrico cuando se alcanza una presión de fluido preestablecida (aumento o caída de presión desde un cierto nivel de presión preestablecido). Los interruptores de presión se utilizan en diversas aplicaciones industriales y residenciales como sistemas HVAC, bombas de pozo y hornos. Vienen en dos tipos principales: mecánicos y eléctricos, cada uno adecuado para diferentes aplicaciones y ofreciendo ventajas únicas. Este artículo explora los mecanismos de funcionamiento de los tipos de interruptores de presión, sus criterios de selección típicos y aplicaciones.

Tipos de interruptores de presión

Interruptor de presión mecánico

Un interruptor de presión mecánico (Figura 2) opera basado en el movimiento físico de sus componentes internos, principalmente un resorte y ya sea un diafragma o pistón, para activar un microinterruptor eléctrico en niveles de presión predeterminados. Estos interruptores de presión suelen tener tres tipos diferentes de contactos: normalmente abierto (NA), normalmente cerrado (NC) y conmutador (SPDT). Lea nuestro artículo sobre instalación de interruptor de presión para un proceso de instalación paso a paso.

Principio de funcionamiento

La estructura de un interruptor de presión mecánico está diseñada para monitorear y responder a los niveles de presión en varios sistemas.

1. Microinterruptor (A): El microinterruptor es responsable de abrir o cerrar el circuito eléctrico. Se activa cuando el interruptor de presión detecta que la presión del fluido ha alcanzado el nivel preestablecido.
2. Pin de operación (B): El pin de operación conecta el movimiento mecánico de los componentes internos del interruptor de presión (como el pistón de operación) al microinterruptor. Cuando la presión mueve el pistón, el pin de operación traduce este movimiento en la acción del microinterruptor.
3. Resorte de rango (C): El resorte de rango es ajustable y determina el rango de presión dentro del cual opera el interruptor. Ajustando la tensión del resorte (usando la tuerca de ajuste de viaje), se puede establecer el nivel de presión en el cual el interruptor activará el microinterruptor.
4. Pistón de operación (D): El pistón es un componente móvil que reacciona a cambios en la presión. Cuando la presión dentro del sistema alcanza un cierto nivel, empuja contra el pistón. Este movimiento se traduce entonces en una señal eléctrica por el microinterruptor.
5. Botón de viaje aislado (E): Esta característica permite la prueba manual o el reinicio del interruptor de presión. Está aislado para garantizar la seguridad durante la operación.
6. Caja del interruptor (F): La caja del interruptor alberga todos los componentes internos, protegiéndolos de elementos externos y asegurando la durabilidad del interruptor.
7. Tuerca de ajuste de viaje (G): La tuerca de ajuste de viaje se utiliza para ajustar el resorte de rango, permitiendo a los usuarios establecer el nivel de presión deseado en el cual el interruptor se activará.
8. Presión de entrada (H): Aquí es donde entra la presión del fluido al interruptor de presión. El nivel de presión en este punto es lo que el interruptor monitorea y responde.

En resumen, la presión de entrada ejerce presión sobre el pistón de operación, generando una fuerza opuesta al resorte de rango. Una vez que la fuerza del pistón de entrada es mayor que la fuerza del resorte opuesto, empuja el pin de operación hacia el botón de viaje aislado. Este botón luego mueve el microinterruptor de la posición NC a la posición NA. Si la presión disminuye por debajo de la fuerza del resorte, el botón, pin y pistón se alejan del microinterruptor, rompiendo la conexión. La conexión entonces pasa de la posición NA a la posición NC. Otros componentes cruciales en un interruptor de presión mecánico incluyen:

• Tornillo de ajuste: Este componente se utiliza para calibrar el interruptor de presión. Al girar el tornillo de ajuste, los operadores pueden establecer la presión a la cual el interruptor se activa o desactiva. Esta ajustabilidad es crucial para controlar la respuesta del interruptor a las necesidades específicas del sistema.
• Conexión eléctrica: La conexión eléctrica es donde el interruptor se interface con la circuitería del sistema. El interruptor transmite sus señales abriendo o cerrando un circuito eléctrico, basado en la presión que detecta.
• Anillo O: El anillo O es un componente pequeño pero esencial que asegura un sello hermético en los puntos de conexión del interruptor. Previene fugas y contaminación, que de otro modo podrían comprometer la precisión del interruptor y la integridad del sistema.
• Puerto de conexión: Este es el punto en el cual el interruptor de presión se adjunta al sistema. Típicamente es roscado para permitir una fijación segura, y es a través de este puerto que el interruptor siente la presión del sistema.

Interruptor de presión electrónico

Un interruptor de presión electrónico (Figura 3) monitorea la presión de un fluido y activa una salida eléctrica cuando la presión alcanza un nivel especificado. Combina las funciones de detección de presión y conmutación eléctrica en una sola unidad, ofreciendo un enfoque más sofisticado y versátil para el control de la presión en comparación con los interruptores de presión mecánicos. Los interruptores de presión electrónicos ofrecen ventajas sobre los interruptores de presión mecánicos:

• Mayor precisión
• La capacidad de manejar una amplia gama de presiones
• Programabilidad
• Salidas digitales para la integración con sistemas de control industrial modernos

Los siguientes parámetros pueden ser ajustados típicamente por el usuario según los requisitos:

• Punto de conmutación
• Señales de salida
• Histeresis (discutido más adelante)
• Tiempo de retardo

Los interruptores de presión electrónicos son adecuados para sistemas de equipos automatizados y controlados que requieren función programable, pantalla digital, flexibilidad, precisión, protección contra ingreso, y estabilidad.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un interruptor de presión electrónico involucra varios componentes y pasos clave:

1. Sensor de presión: El componente central que detecta cambios de presión. Convierte la presión física en una señal eléctrica. Los tipos comunes de sensores incluyen sensores piezoeléctricos, de galga extensiométrica y capacitivos.
2. Circuitería de procesamiento de señal: Esto incluye amplificadores y convertidores analógico-digital que acondicionan la señal del sensor, haciéndola adecuada para análisis por la unidad de control.
3. Unidad de control: A menudo un microcontrolador o circuito digital que interpreta la señal del sensor basado en umbrales programados (puntos de ajuste). Decide cuándo activar o desactivar el interruptor de salida.
4. Interruptor de salida: Esto puede ser un relé o un componente de estado sólido que abre o cierra un circuito eléctrico en respuesta a los comandos de la unidad de control, controlando así dispositivos externos como bombas, válvulas o alarmas.
5. Interfaz de usuario: Muchos interruptores de presión electrónicos cuentan con una interfaz de usuario, que puede variar desde diales simples para establecer umbrales de presión hasta pantallas digitales y teclados para programación y monitoreo.

Lea nuestro artículo sobre interruptores digitales para más información sobre los diversos mecanismos de detección utilizados en un interruptor de presión electrónico.

Interruptores de presión mecánicos vs eléctricos

Al elegir entre interruptores de presión mecánicos y eléctricos, considere las necesidades específicas de la aplicación, incluyendo precisión, tiempo de respuesta y capacidades de integración. Lea nuestro artículo sobre interruptor de presión digital para más información.

Criterios de selección

Considere los siguientes parámetros al seleccionar un interruptor de presión:

1. Tipo de medio: El tipo de medio debe ser compatible con el material de la carcasa y el sello. El caucho de nitrilo butadieno (NBR) es adecuado para su uso con aire y aceite hidráulico/máquina. El caucho de monómero de etileno propileno dieno (EPDM) es adecuado cuando el agua es el medio. Los medios comunes utilizados con los interruptores de presión son:
   1. Aceite hidráulico
   2. Aceite de calefacción
   3. Trementina
   4. Petrol/gasolina
   5. Aire
   6. Agua

   Lea nuestro gráfico de compatibilidad química para más información sobre la compatibilidad de diferentes materiales con varios medios.

2. Presión: El interruptor de presión debe ser capaz de soportar la presión máxima de trabajo. Los interruptores de baja presión típicamente usan un diafragma como elemento de detección, mientras que los interruptores de alta presión usan un diseño de pistón.
3. Temperatura: El interruptor de presión debe funcionar bien dentro de su rango de temperatura máximo y mínimo.
4. Repetibilidad: La precisión se refiere a cuán cerca está el punto de activación del interruptor del valor real de presión, mientras que la repetibilidad es la capacidad del interruptor de activarse consistentemente en el mismo punto de presión a lo largo de múltiples ciclos. El rango de precisión requerido determina la selección del interruptor de presión para la aplicación. Los diseños de diafragma generalmente proporcionan más precisión que el diseño de pistón.
5. Histeresis: La histeresis es la diferencia entre el punto de conmutación y el punto de reinicio. El interruptor permanece activo durante mucho tiempo si el punto de reinicio es demasiado grande. Si el punto de reinicio es demasiado corto, el interruptor cambiará frecuentemente entre estados de encendido/apagado. La histeresis es configurable en un interruptor de presión eléctrico pero preestablecido por el fabricante en un interruptor de presión mecánico.
6. Conexión de proceso: El tamaño y tipo de la conexión de proceso deben coincidir con la tubería o equipo del sistema. Los tipos comunes incluyen conexiones NPT, BSP y de brida.
7. Aprobaciones: Elija interruptores de presión con certificaciones ATEX para su uso en atmósferas potencialmente explosivas.
8. Interruptor de presión eléctrico o mecánico: Un interruptor de presión eléctrico es más caro pero viene con más control sobre los ajustes, como el punto de ajuste de presión y la histeresis, en comparación con un interruptor de presión mecánico. Algunas aplicaciones pueden requerir la capacidad de ajustar el punto de ajuste, el punto de reinicio o el rango de presión del interruptor. Determine si necesita un interruptor con ajustes configurables para acomodar cambios en los requisitos del sistema.

Aplicaciones comunes

Un interruptor de presión se utiliza en una amplia gama de aplicaciones domésticas y comerciales como se indica a continuación:

• Los sistemas HVAC, cilindros de gas, bombas de aire, etc., utilizan interruptores de presión para compresores de aire para monitorear y controlar la presión del aire de los sistemas. Lea nuestro artículo sobre ajuste del interruptor de presión del compresor de aire para aprender más sobre cómo ajustarlos.
• Los interruptores de presión de aceite son utilizados por motores como actuadores o sensores para determinar cuándo la presión de aceite del motor ha caído por debajo del nivel preestablecido.
• Los interruptores de presión de horno actúan como dispositivos de seguridad para propósitos industriales así como residenciales. Detectan la presión negativa durante el arranque del horno y apagan el horno si hay baja presión de aire.
• Los interruptores de presión de bomba de pozo se utilizan en edificios residenciales y comerciales para traer agua del pozo y asegurar que haya suficiente presión de agua en el sistema para proporcionar agua sin estar sobrepresurizada.
• Los interruptores de presión de bomba de agua en aplicaciones residenciales, comerciales y agrícolas regulan automáticamente el flujo de agua.
• Los interruptores de presión de vacío miden vacío o presión negativa en el sistema. Se encuentran en calderas residenciales, calentadores eléctricos, compresores de aire y sistemas de transmisión.

Lea nuestro artículo sobre símbolos de interruptores de presión para más detalles sobre los símbolos y diagramas de interruptores de presión.

Preguntas frecuentes

¿Qué hace un interruptor de presión?

Un interruptor de presión monitorea la presión del fluido del sistema y abre o cierra una conexión eléctrica basada en un nivel de presión preestablecido.

¿Cómo funciona un interruptor de presión mecánico?

Un interruptor de presión mecánico detecta cambios de presión y envía una señal eléctrica para afectar a un sistema para mantenerlo funcionando de manera segura y correcta.

¿Cómo ajustar un interruptor de presión?

Para un interruptor de presión mecánico, gire la tuerca/perilla en sentido horario para aumentar y en sentido antihorario para disminuir el punto de conmutación. Un interruptor de presión eléctrico tiene un teclado para ajustes.

¿Cuál es la diferencia entre un interruptor de presión y un sensor de presión?

Los interruptores de presión operan interruptores eléctricos en un nivel de presión preestablecido, mientras que los sensores de presión leen la presión del sistema y la convierten en una señal eléctrica.