Explicación del Interruptor de Presión

Un interruptor de presión controla un circuito eléctrico basado en la presión del fluido dentro de un sistema, activando o desactivando el circuito cuando se alcanza un nivel de presión preestablecido. Los interruptores de presión funcionan en diversas aplicaciones industriales y residenciales, como sistemas HVAC, bombas de pozo y hornos. Existen interruptores de presión 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 sus aplicaciones.

Tabla de contenidos

• Interruptor de presión mecánico
• Interruptor de presión electrónico
• Cómo ajustar un interruptor de presión
• Cómo seleccionar un interruptor de presión
• Aplicaciones comunes
• Solución de problemas de interruptores de presión
• Preguntas frecuentes

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 un pistón, para activar un microinterruptor eléctrico a niveles de presión predeterminados. Estos interruptores de presión generalmente tienen tres tipos diferentes de contacto: normalmente abierto (NO), normalmente cerrado (NC) y contactos de cambio (SPDT).

Cómo funciona un interruptor de presión mecánico

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

• Microinterruptor (A): El microinterruptor abre y cierra el circuito eléctrico. Se activa cuando el interruptor de presión detecta que la presión del fluido ha alcanzado el nivel predeterminado.
• Pasador de operación (B): El pasador 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 pasador de operación traduce este movimiento en la acción del microinterruptor.
• Resorte de rango (C): El resorte de rango es ajustable y determina el rango de presión en el que opera el interruptor.
• Pistón de operación (D): El pistón es un componente móvil que reacciona a los cambios de presión. Cuando la presión dentro del sistema alcanza un cierto nivel, empuja el pistón. Este movimiento se traduce luego en una señal eléctrica por el microinterruptor.
• Botón de disparo aislado (E): Esta característica permite la prueba manual o el reinicio del interruptor de presión. Está aislado para garantizar la seguridad durante la operación.
• Carcasa del interruptor (F): La carcasa del interruptor alberga todos los componentes internos, protegiéndolos de elementos externos y asegurando la durabilidad del interruptor.
• Tuerca de ajuste de disparo (G): La tuerca de ajuste de disparo se utiliza para ajustar el resorte de rango, permitiendo a los usuarios establecer el nivel de presión deseado en el que se activará el interruptor.
• Presión de entrada (H): La presión del fluido entra en el interruptor de presión a través de la entrada. El interruptor monitorea el nivel de presión en este punto.

En resumen, la presión de entrada ejerce presión sobre el pistón de operación, generando una fuerza que se opone al resorte de rango. Una vez que la fuerza del pistón de entrada es mayor que la fuerza del resorte opuesto, empuja el pasador de operación hacia el botón de disparo aislado. Este botón luego mueve el microinterruptor de cerrado a abierto. Si la presión disminuye por debajo de la fuerza del resorte, el botón, el pasador y el pistón se alejan del microinterruptor, rompiendo la conexión. La conexión luego pasa de abierta a cerrada. Lea nuestro artículo sobre instalación de interruptores de presión para obtener más información sobre cómo instalar un interruptor de presión en un sistema.

Interruptor de presión electrónico

Un interruptor de presión electrónico (Figura 4) monitorea la presión de un fluido y activa una señal eléctrica o salida 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 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 un amplio rango de presiones
• Programabilidad
• Salidas digitales para integración con sistemas de control industrial modernos

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.

Cómo funciona un interruptor de presión electrónico

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

1. Sensor de presión: El sensor de presión es el componente central que detecta cambios de presión, convirtiendo la presión física en una señal eléctrica. Los tipos comunes de sensores incluyen piezoeléctricos, de galga extensiométrica y capacitivos.
2. Circuitería de procesamiento de señales: Esto incluye amplificadores y convertidores analógico-digitales que acondicionan la señal del sensor, haciéndola adecuada para el 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 obtener más información sobre los diversos mecanismos de detección utilizados en un interruptor de presión electrónico.

Cómo ajustar un interruptor de presión

Ajustar un interruptor de presión implica establecer los niveles de presión deseados en los que el interruptor se activará y desactivará. Para un interruptor de presión mecánico, la presión se puede ajustar usando una llave hexagonal o un botón giratorio. Los interruptores de presión electrónicos tienen una pantalla digital para configurar la función de conmutación. Los siguientes parámetros pueden ser típicamente ajustados por el usuario según los requisitos:

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

Cómo seleccionar un interruptor de presión

Elegir el interruptor de presión adecuado para una aplicación implica considerar los siguientes parámetros:

1. Interruptor de presión mecánico vs eléctrico: Al elegir entre interruptores de presión mecánicos y eléctricos, considere las necesidades específicas de la aplicación, como precisión, tiempo de respuesta y capacidades de integración (Tabla 1). Por ejemplo, un interruptor de presión electrónico es más caro pero ofrece más control sobre los ajustes, como el punto de ajuste del interruptor de presión y la histéresis, en comparación con un interruptor de presión mecánico.
2. 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/de máquina. El caucho de etileno propileno dieno monómero (EPDM) se prefiere para sistemas de agua potable porque no afecta el sabor del agua. Los medios comunes utilizados con interruptores de presión son:
   1. Aceite hidráulico
   2. Aceite de calefacción
   3. Trepentino
   4. Gasolina
   5. Aire
   6. Agua

3. Presión: El interruptor de presión debe ser capaz de soportar la presión de trabajo máxima. Los interruptores de baja presión suelen usar un diafragma como elemento de detección, mientras que los interruptores de alta presión usan un diseño de pistón.
4. Temperatura: El rango de temperatura del interruptor de presión debe incluir las temperaturas mínimas y máximas de la aplicación. Los interruptores de presión de alta temperatura deben usar materiales que puedan soportar temperaturas elevadas sin degradarse.
5. Precisión y repetibilidad: La precisión se refiere a qué tan cerca está el punto de activación del interruptor del valor de presión real, mientras que la repetibilidad es la capacidad del interruptor para activarse consistentemente en el mismo punto de presión en 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.
6. Histéresis: La histéresis 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 histéresis es configurable en un interruptor de presión eléctrico pero preestablecida por el fabricante en un interruptor de presión mecánico.
7. Conexión de proceso: El tamaño y tipo de la conexión de proceso debe coincidir con la tubería o el equipo del sistema. Los tipos comunes incluyen NPT, BSP y conexiones de brida.
8. Aprobaciones: Elija interruptores de presión con certificaciones ATEX para su uso en una atmósfera potencialmente explosiva.

Tabla 1: Interruptor de presión mecánico vs electrónico

Criterios	Interruptor de presión mecánico	Interruptor de presión electrónico
Costo	Más asequible	Costo más alto
Complejidad de la aplicación	Mejor para control simple y básico	Ideal para control complejo y preciso
Precisión	Precisión básica	Alta precisión
Durabilidad	Robusto en condiciones adversas	Sensible a ambientes extremos
Requisitos de energía	No necesita energía externa	Requiere fuente de energía
Adecuación ambiental	Maneja bien condiciones adversas	Necesita protección contra elementos
Mantenimiento	Bajo mantenimiento	Puede necesitar más mantenimiento
Características	Funcionalidad básica de encendido/apagado	Características avanzadas como pantallas y programabilidad
Tiempo de respuesta	Respuesta más lenta	Respuesta más rápida
Aplicaciones de ejemplo	HVAC, bombas de pozo, compresores de aire	Automatización industrial, control de procesos, sistemas HVAC avanzados

Aplicaciones comunes

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

• HVAC, cilindros de gas, bombas de aire, etc. utilizan interruptores de presión de compresor de aire para monitorear y controlar la presión del aire del sistema. Lea nuestro artículo sobre ajuste de interruptores de presión de compresor de aire para obtener más información sobre cómo ajustarlos.
• Los interruptores de presión de aceite son utilizados por los motores como un actuador o sensor para determinar cuándo la presión del aceite del motor ha caído por debajo del nivel preestablecido.
• Los interruptores de presión de horno actúan como dispositivos de seguridad tanto para fines industriales 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 extraer agua del pozo y asegurar que haya suficiente presión de agua en el sistema para proporcionar agua sin sobrepresurización.
• 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 el vacío o la 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 obtener más detalles sobre los símbolos y diagramas de interruptores de presión.

Solución de problemas de interruptores de presión

Hay varios signos de que un interruptor de presión puede estar funcionando mal. Los indicadores comunes incluyen:

• El interruptor de presión no activa o desactiva el sistema conectado como se esperaba
• Operación errática o inconsistente
• Ruidos inusuales provenientes del interruptor

Siga estos pasos para solucionar problemas de un interruptor de presión defectuoso:

1. Asegúrese de que todas las conexiones estén seguras y libres de corrosión.
2. Use un multímetro para probar la continuidad del interruptor.
3. Si el interruptor no muestra continuidad cuando debería estar cerrado, puede estar defectuoso.
4. Revise el diafragma o el pistón en busca de signos de desgaste o daño.
5. Para interruptores de presión mecánicos, asegúrese de que el resorte de rango y el tornillo de ajuste estén correctamente configurados y no estén desgastados.
6. Para interruptores de presión electrónicos, inspeccione el sensor y la circuitería de procesamiento de señales en busca de fallas.
7. Asegúrese de que los ajustes sean correctos y no hayan sido alterados.

Si estos pasos no resuelven el problema, puede ser necesario reemplazar completamente el interruptor de presión.

Preguntas frecuentes

¿Qué características debe tener un interruptor de presión exterior para soportar ambientes adversos?

Un interruptor de presión exterior debe tener una carcasa robusta con un alto grado de protección IP, como IP65 o superior, para proteger contra el polvo y la entrada de agua.

¿Se puede reparar un interruptor de presión?

Sí, un interruptor de presión a menudo se puede reparar si el problema es menor, como reemplazar un diafragma defectuoso o limpiar los contactos eléctricos, pero los daños graves pueden requerir reemplazo.

¿Qué interruptor de presión es adecuado para una bomba de pozo?

Un interruptor de presión mecánico es adecuado para una bomba de pozo, ya que proporciona un control confiable de encendido/apagado para mantener la presión del agua.

¿Qué es un interruptor de presión en un horno?

Un interruptor de presión en un horno asegura una ignición segura al verificar la ventilación adecuada de los gases de combustión a través de la presión de tiro (el flujo de aire creado por el motor de inducción para expulsar gases) del motor de inducción.