Transductores de presión - Cómo funcionan

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 bucle cerrado. Los transductores de presión se utilizan ampliamente en una serie de aplicaciones residenciales y comerciales como HVAC, bombas, vehículos, aviones, etc. donde se requiere la medición de la presión. También se denominan sensores de presión o transmisores de presión.

Índice de Contenidos

• Principio de funcionamiento del transductor de presión
• Tipos de transductores de presión
• Criterios de selección
• Aplicaciones comunes
• PREGUNTAS FRECUENTES

Principio de funcionamiento del transductor de presión

Un transductor de presión consiste en un elemento sensible a la presión, como un diafragma, con un área constante. La presión del fluido hace que la membrana se desvíe. 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 fundamental para garantizar que la presión se encuentra dentro del rango de las especificaciones.

Los transductores de presión necesitan una fuente de alimentación para producir señales eléctricas. La señal suele ser de 4-20 mA o 0-10 V DC. Algunos sistemas también pueden utilizar una combinación de alimentación de 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 tensión continua utiliza una configuración de 3 hilos. La señal de 4-20 mA puede utilizarse a largas distancias y es menos sensible a las interferencias que una señal de CC.

No hay que confundir un transductor de presión con un presostato. Un presostato es un dispositivo que acciona un contacto eléctrico cuando se alcanza una presión de fluido determinada. Lea nuestro artículo técnico sobre presostatos para saber más sobre ellos.

Tipos de transductores de presión

Existen diferentes tipos de transductores de presión en función de su tecnología de medición. A continuación se describen los principales tipos:

Transductor de presión de galgas extensiométricas

Estos transductores son adecuados para medir presiones extraordinariamente altas y bajas, así como la presión diferencial. La presión diferencial es la diferencia de presión entre dos puntos cualquiera. El transductor contiene un elemento sensor, un diafragma. Cualquier deformación del diafragma provocará un cambio en la resistencia de las galgas extensométricas. Normalmente, se utilizan 4 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 de capacitancia

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

Transductor de presión potenciométrica

Este tipo de transductor consiste en un potenciómetro de precisión. El potenciómetro está formado por un wiper conectado al elemento sensible a la presión, como un diafragma. La desviación de este elemento modifica la posición del limpiaparabrisas. El valor de la resistencia varía entre el rascador 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 situado en un diafragma. El oscilador electrónico mantiene la vibración del cable. Al cambiar la presión en el diafragma, afecta a la tensión del cable y cambia la frecuencia de resonancia. Esta frecuencia puede ser detectada por circuitos de contadores digitales y convertida en una señal eléctrica.

Transductor de presión inductivo

Los transductores de presión inductivos funcionan según el principio de la inducción electromagnética. El transductor tiene un diafragma conectado a un núcleo ferromagnético. La ligera desviación del diafragma provoca un movimiento lineal en el núcleo ferromagnético, que induce una corriente. El movimiento del núcleo debido al cambio de presión hace variar la corriente inducida. Este cambio de corriente se convierte en una señal utilizable.

Transductor de presión piezoeléctrico

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

Criterios de selección

Al seleccionar un transductor de presión, tenga en cuenta los siguientes parámetros:

1. Tipo de medios de comunicación: El tipo de medio debe ser compatible con el material del transductor. Algunos de los tipos de medios más utilizados son:
   1. Aceite hidráulico
   2. Gasóleo de calefacción
   3. Gasolina
   4. adhesivos
   5. Aire comprimido
   6. Gases
   7. Agua
2. Material de la carcasa y de la junta: La carcasa y el material de la junta del transductor deben ser químicamente compatibles con el medio de aplicación. El acero inoxidable es el material de carcasa más utilizado. Proporciona una alta resistencia del material y una mayor compatibilidad con fluidos neutros y corrosivos. Los materiales de sellado más comunes son el caucho de butadieno de nitrilo (NBR), el Viton (FKM) y los elastómeros.
3. Temperatura: Las temperaturas extremas pueden limitar la funcionalidad del transductor. Por lo tanto, asegúrese de que el transductor de presión está dentro del rango de temperatura de la aplicación.
4. Presión: El transductor debe ser capaz de soportar el rango de presión de funcionamiento, así como la sobrepresión para la aplicación. Existen transductores de alta presión especialmente diseñados para aplicaciones de presión extrema.
5. Tipo de transductor: Los transductores de presión de hilo capacitivo y resonante son adecuados para la presión absoluta y la presión manométrica. Un transductor de galgas extensiométricas es adecuado para utilizarlo como transductor de presión diferencial.
6. Histéresis: La histéresis es la capacidad del transductor de presión de producir la misma salida cuando se aplica consecutivamente la misma presión creciente y decreciente. Para la baja histéresis, se desea un transductor de presión capacitivo.
7. Precisión de retorno: La repetibilidad es la capacidad del transductor de presión para producir la misma salida a la misma presión. Suele oscilar entre el 0,5% y el 0,05%. La selección de un transductor dependerá de la precisión deseada por la aplicación.
8. Homologaciones: Los transductores de presión pueden requerir aprobaciones o certificaciones para funcionar en condiciones ambientales específicas.

Aplicaciones comunes

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

• Control de la presión de los frenos y del combustible en los vehículos.
• Control de los niveles de líquido en un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
• Detección del nivel de líquido para pozos y estaciones de bombeo.
• Detección de altitud para aviones y satélites.
• Supervisión de los niveles de líquidos y gases en diversos dispositivos médicos.

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 que se le aplica.

¿Cómo se prueba un transductor de presión?

Aplica una presión conocida a un transductor de presión y mide 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 un 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 suelen utilizarse 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 superficie y la convierte en una señal eléctrica de salida que puede ser leída por un instrumento o un sistema de control.

¿Cómo utilizar un transductor de presión?

Para utilizar un transductor de presión, determine el tipo de fluido o gas, seleccione el transductor adecuado, instálelo y calíbrelo 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 caudal y la detección del nivel de líquido.