Principio de funcionamiento del transductor de presión

Un transductor de presión convierte la presión en una señal eléctrica de salida. La señal eléctrica puede ser digital o analógica y es utilizada por otros dispositivos como controladores, alarmas y otros sistemas de circuito cerrado. Los transductores de presión se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones residenciales y comerciales como HVAC, bombas, vehículos, aeronaves, etc., donde se requiere la medición de presión. También se les conoce como sensores de presión o transmisores de presión.

Tabla de contenidos

• Principio de funcionamiento del transductor de presión
• Tipos de transductores de presión
• Criterios de selección
• Aplicaciones comunes
• Cómo probar un transductor de presión con un multímetro
• Preguntas frecuentes

Principio de funcionamiento del transductor de presión

Un transductor de presión consta de un elemento sensible a la presión, como un diafragma, con un área constante. La presión del fluido hace que el diafragma se deflecte. El transductor de presión también consta de un elemento de transducción. Este elemento de transducción convierte la deflexión detectada por el diafragma en una señal eléctrica de salida. Esta señal aumentará o disminuirá proporcionalmente al cambio de presión. Por lo tanto, la calibración del dispositivo es crítica para asegurar que la presión esté dentro del rango de las especificaciones.

Los transductores de presión requieren una fuente de alimentación para producir señales eléctricas. La señal es comúnmente de 4-20 mA o 0-10 V CC. Algunos sistemas también pueden usar una combinación de alimentación CA y CC. La señal de 4-20 mA es un estándar ampliamente utilizado en la industria. Utiliza una configuración de 2 hilos, mientras que la salida de voltaje CC utiliza una configuración de 3 hilos. La señal de 4-20 mA se puede usar en largas distancias y es menos sensible a las interferencias que una señal CC.

Un transductor de presión no debe confundirse con un presostato. Un presostato es un dispositivo que opera un contacto eléctrico cuando se alcanza una presión de fluido preestablecida. Lea nuestro artículo técnico sobre presostatos para obtener más información sobre ellos.

Tipos de transductores de presión

Existen diferentes tipos de transductores de presión basados en su tecnología de medición. Los principales tipos se describen a continuación:

Transductor de presión de galga extensométrica

Estos transductores son adecuados para medir presiones extraordinariamente altas y bajas y presión diferencial. La presión diferencial es la diferencia de presión entre dos puntos dados. El transductor contiene un elemento sensor, un diafragma. Cualquier deformación del diafragma causará un cambio en la resistencia de las galgas extensométricas. Típicamente, se utilizan cuatro galgas en un puente de Wheatstone para maximizar la sensibilidad del transductor. Este cambio de resistencia se convierte en una señal de salida utilizable.

Transductor de presión capacitivo

Los transductores de presión capacitivos miden la presión detectando los cambios en la capacitancia eléctrica debido al movimiento del diafragma. Tiene dos placas de condensador, un diafragma y un electrodo fijo a una superficie no presurizada. Estas placas están a cierta distancia entre sí, y el cambio de presión ampliará o estrechará el espacio entre estas placas. Este cambio en la capacitancia se convierte en una señal utilizable. Dependiendo de la aplicación, este transductor puede medir presión absoluta, manométrica o diferencial.

Transductor de presión potenciométrico

Este tipo de transductor consta de un potenciómetro de precisión. El potenciómetro consiste en un cursor conectado al elemento sensible a la presión, como un diafragma. La deflexión en este elemento cambia la posición del cursor. El valor de resistencia cambia entre el cursor y un extremo del potenciómetro. Este valor es la medida de la presión aplicada.

Transductor de presión de hilo resonante

Los transductores de presión de hilo resonante tienen un hilo vibrante ubicado en un diafragma. El oscilador electrónico mantiene el hilo vibrando. A medida que cambia la presión en el diafragma, la tensión del hilo y la frecuencia de resonancia cambian. Esta frecuencia puede ser detectada por circuitos contadores digitales y convertida en una señal eléctrica.

Transductor de presión inductivo

Los transductores de presión inductivos operan utilizando el principio de inducción electromagnética. El transductor tiene un diafragma conectado a un núcleo ferromagnético. La ligera deflexión del diafragma causa un movimiento lineal en el núcleo ferromagnético, lo que induce una corriente. El movimiento del núcleo debido al cambio de presión varía la corriente inducida. Este cambio en la corriente se convierte en una señal utilizable.

Transductor de presión piezoeléctrico

Cuando se aplica presión, los transductores de presión piezoeléctricos utilizan cristal de cuarzo o material cerámico para generar una carga eléctrica. Esta carga eléctrica, medida como un voltaje, es proporcional al cambio de presión. Este transductor es muy sensible y extremadamente rápido en respuesta.

Criterios de selección

Al seleccionar un transductor de presión, considere los siguientes parámetros:

• Tipo de medio: El tipo de medio debe ser compatible con el material del transductor. Algunos tipos de medios comúnmente utilizados incluyen:
  • Aceite hidráulico
  • Aceite de calefacción
  • Gasolina
  • Adhesivos
  • Aire comprimido
  • Gases
  • Agua
• Material de la carcasa y del sello: El material de la carcasa y del sello del transductor debe ser químicamente compatible con el medio de la aplicación. El acero inoxidable es el material de carcasa más comúnmente utilizado. Proporciona alta resistencia del material y mayor compatibilidad con fluidos neutros y corrosivos. Los materiales de sellado comunes son el caucho de nitrilo butadieno (NBR), Viton (FKM) y elastómeros.
• Temperatura: La temperatura extrema puede limitar la funcionalidad del transductor. Por lo tanto, asegúrese de que el transductor de presión esté dentro del rango de temperatura de la aplicación.
• Presión: El transductor debe ser capaz de soportar el rango de presión de operación, así como la sobrepresión para la aplicación. Hay disponibles transductores de alta presión especialmente diseñados para aplicaciones de presión extrema.
• Tipo de transductor: Los transductores de presión de capacitancia y de alambre resonante son adecuados para presión absoluta y manométrica. Un transductor de galga extensométrica es adecuado para usar como transductor de presión diferencial.
• Histéresis: La histéresis es la capacidad del transductor de presión para producir la misma salida cuando se aplica consecutivamente la misma presión creciente y decreciente. Para baja histéresis, se desea un transductor de presión capacitivo.
• Repetibilidad: La repetibilidad es la capacidad del transductor de presión para producir la misma salida a la misma presión. Generalmente varía del 0,5% al 0,05%. La selección de un transductor dependerá de la precisión deseada por la aplicación.
• Aprobaciones: Los transductores de presión pueden requerir aprobaciones o certificaciones, como ATEX e IECEx, para operar en condiciones ambientales específicas.

Aplicaciones comunes

Los transductores de presión se utilizan en una amplia gama de aplicaciones residenciales y comerciales que requieren medición de presión. Por lo tanto, dependiendo del medio, existen transductores de presión de aire, transductores de presión de líquidos y transductores de presión de gases. Algunas aplicaciones típicas de transductores de presión electrónicos incluyen:

• Monitoreo de la presión de los frenos y del combustible en vehículos.
• Monitoreo de niveles de líquido en un sistema HVAC.
• Detección del nivel de líquido para pozos y estaciones de bombeo.
• Detección de altitud para aviones y satélites.
• Monitoreo de niveles de líquidos y gases en varios dispositivos médicos.

Cómo probar un transductor de presión con un multímetro

Saber cómo probar un transductor de presión de 4-20mA es esencial para garantizar un rendimiento preciso y confiable en un sistema. Aquí hay una guía paso a paso sobre cómo probar un transductor de presión, enfocándose específicamente en la señal de salida de 4-20mA.

Herramientas necesarias

• Multímetro
• Fuente de alimentación (típicamente 24 V CC)
• Fuente de presión (por ejemplo, bomba manual o calibrador de presión)
• Conectores de cableado

Guía paso a paso

1. La seguridad primero:
   1. Asegúrese de que el sistema esté despresurizado y sea seguro para trabajar.
   2. Use el equipo de protección personal (EPP) adecuado.
2. Inspección inicial:
   1. Inspeccione visualmente el transductor de presión en busca de signos de daño físico o desgaste.
   2. Verifique el cableado y los conectores en busca de conexiones sueltas o dañadas.
3. Configure el multímetro:
   1. Configure el multímetro para medir corriente (mA).
   2. Asegúrese de que el multímetro sea capaz de medir el rango de 4-20mA.
4. Conecte la fuente de alimentación:
   1. Conecte el terminal positivo de la fuente de alimentación a la entrada positiva del transductor de presión.
   2. Conecte el terminal negativo de la fuente de alimentación a la tierra común.
5. Conecte el multímetro:
   1. Conecte el multímetro en serie con el transductor de presión. Esto significa conectar un cable del multímetro al terminal negativo de la fuente de alimentación y el otro cable a la entrada negativa del transductor de presión.
6. Aplique presión:
   1. Aplique gradualmente presión al transductor usando una fuente de presión.
   2. Monitoree la presión aplicada usando un manómetro calibrado o la pantalla de la fuente de presión.
7. Lea el multímetro:
   1. Observe la lectura de corriente en el multímetro. Un transductor de presión de 4-20mA que funcione correctamente producirá 4mA a presión cero y 20mA a su presión máxima nominal.
   2. Para presiones intermedias, la corriente debe variar proporcionalmente entre 4mA y 20mA.
   3. Los valores exactos de salida correspondientes a diferentes lecturas de presión se especificarán en la hoja de datos del fabricante. Consulte la hoja de datos para verificar si el transductor está funcionando según las especificaciones.
8. Verifique la salida:
   1. Compare las lecturas del multímetro con los valores esperados basados en la presión aplicada. Por ejemplo, al 50% de la presión de escala completa del transductor, la salida debe ser aproximadamente 12mA.
   2. Si las lecturas no están dentro del rango esperado, puede haber un problema con el transductor o la configuración.
9. Solución de problemas del transductor de presión 4-20mA:
   1. Si el transductor no produce la corriente correcta, verifique el voltaje de la fuente de alimentación para asegurarse de que esté dentro del rango especificado.
   2. Verifique que todas las conexiones estén seguras y correctas.
   3. Si el problema persiste, consulte la guía de solución de problemas del fabricante o considere reemplazar el transductor.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un transductor de presión y cómo funciona?

Un transductor de presión a corriente convierte la presión en una señal eléctrica que puede ser leída por un instrumento. Detecta la presión y genera una señal proporcional a la presión aplicada.

¿Cómo se prueba un transductor de presión?

Aplique una presión conocida a un transductor de presión y mida la señal de salida para probarlo. Para verificar la precisión, compare la señal de salida con el valor esperado y calibre si es necesario.

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

Un transductor de presión transforma la presión en una señal eléctrica que puede ser leída por un instrumento o sistema de control, a diferencia de un sensor de presión, que detecta la presión y produce una señal.

¿Cuál es la diferencia entre un transductor de presión y un transmisor de presión?

Estos dos términos a menudo se usan indistintamente. Sin embargo, un transductor de presión transforma la presión en una señal eléctrica, y un transmisor de presión también puede amplificar, modificar y enviar esa señal.

¿Qué mide un transductor de presión?

Un transductor de presión mide la fuerza ejercida sobre él por unidad de área y la convierte en una señal de salida eléctrica que puede ser leída por un instrumento o sistema de control.

¿Cómo usar un transductor de presión?

Para usar un transductor de presión, determine el tipo de fluido o gas, seleccione el transductor apropiado, instálelo y calibrelo para obtener lecturas precisas.

¿Cómo funciona un transductor de presión diferencial?

Este tipo de transductor mide la diferencia de presión entre dos puntos y la convierte en una señal eléctrica utilizada en la medición de flujo y la detección de nivel de líquido.