Sensor de presión diferencial - FKC
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Los sensores de presión son indispensables en diversas aplicaciones industriales y tecnológicas. Desde el origen y la unidad de medida de la presión hasta las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de sensores, descubrirá qué es un sensor de presión, cómo funciona y cómo actúa un sensor de presión. También veremos la composición de los transductores de presión, los tipos de señales de salida que producen y los criterios esenciales para elegir un transductor de presión industrial. Exploraremos las distintas categorías de sensores de presión -diferencial, absoluta o relativa- y le guiaremos sobre cómo calibrarlos, instalarlos y probarlos eficazmente. Por último, analizaremos la configuración de los transmisores de presión y las distintas aplicaciones prácticas de estos dispositivos esenciales, sopesando sus ventajas e inconvenientes.
La unidad de medida Pascal recibe su nombre del célebre filósofo, físico y matemático francés Blaise Pascal.
Nacido en Clermont-Ferrand, donde tiene su sede la unidad de producción de Fuji Electric France SAS, fabricante francés de sensores de presión industriales, Pascal llevó a cabo un experimento fundamental transportando un barómetro hasta la cima del Puy de Dôme, con el fin de demostrar quela presión atmosférica disminuía con la altitud sobre el nivel del mar.
Sin embargo, el científico italiano Evangelista Torricelli fue el pionero en demostrar la presión ejercida por el peso del volumen de aire sobre la tierra y, como resultado, diseñó el primer barómetro basado en el mercurio.
Conocer las unidades de presión y cómo se convierten es importante para elegir correctamente la escala de su transductor de presión industrial.
La presión p se expresa en unidades de fuerza F por unidad de superficie A: p = F / A
Pascal (Pa ): es la unidad básica de presión del Sistema Internacional (SI). Un pascal corresponde a 1 newton por metro cuadrado (1 Pa = 1 N/m²).
Bar: es una unidad de presión utilizada habitualmente en aplicaciones industriales. Un Bar corresponde a una presión de 100.000 Pa.
Atmósfera estándar (atm): se utiliza para expresar la presión barométrica o atmosférica. Una atmósfera corresponde a una presión de 101.325 Pa.
Los sensores de presión también se conocen como transmisores de presión, sondas de presión, manómetros o transductores de presión. No hay diferencias significativas entre estas distintas denominaciones. Sin embargo, se distingue entre sensores de presión analógicos y transmisores de proceso inteligentes.
Si nos remitimos a la definición de sensor de presión, se trata de un dispositivo de detección de presión cuyo principio consiste en convertir la fuerza aplicada por la presión de un fluido sobre una superficie determinada (deformación) en una señal eléctrica.
Los fabricantes utilizan un transmisor de presión para :
Los sensores de presión pueden integrarse en diversos sistemas industriales, lo que facilita su uso en muchos contextos diferentes.
La presión del fluido que se mide se aplica a un componente de medición interno a través de un racor y, a continuación, a una interfaz mecánica: una membrana de medición de acero inoxidable u otro material noble. El elemento de medición electrónico convierte la presión en una señal bruta.
Existen diferentes tecnologías, métodos, técnicas y principios de medición para los sensores de presión, cada uno de ellos adaptado a aplicaciones específicas en automatización, instalaciones industriales, etc.
La construcción de un transmisor de presión consta de varios elementos esenciales. Entre ellos figuran una conexión mecánica, una membrana metálica o cerámica y un elemento sensor capacitivo o piezoresistivo.
Un fluido de relleno, a menudo aceite, se integra en las células de medición de presión para transmitir las variaciones de presión.
El módulo electrónico de acondicionamiento y amplificación de la señal procesa la información recogida. Este módulo está vinculado a un conector eléctrico, lo que facilita su conexión a otros sistemas de automatización.
El transmisor suele embalarse en una caja de plástico o metal. Las opciones de carcasa incluyen aluminio, acero inoxidable o acero inoxidable, en función de la aplicación y los requisitos del producto final.
Para una mayor facilidad y precisión en la lectura de las mediciones, se puede añadir opcionalmente un indicador digital. Esta opción permite visualizar directamente la información sobre la presión en tiempo real, mejorando la posición y la eficacia de la instalación.
La señal de un sensor de presión puede ser analógica o digital. La señal analógica suele ser del tipo 4-20 mA de corriente, 0-10 V de tensión o 1-5 V de tensión. La señal de salida se envía a la unidad de control para influir en el proceso de fabricación.
La señal de 4-20 mA se utiliza habitualmente en estos dispositivos debido a varias ventajas.
En primer lugar, es resistente a la pérdida de señal debida a la línea de transmisión, lo que garantiza una medición precisa. Además, amplía la distancia entre el sensor y el sistema en cuestión. Además, la ausencia de corriente permite detectar fallos en la línea, lo que facilita la localización de averías. La señal de 4-20 mA también es menos sensible a las interferencias electromagnéticas, lo que garantiza su fiabilidad. Por último, puede utilizarse en bucle para alimentar varios equipos, como la pantalla, el controlador y el registrador.
Se puede disponer de una señal digital con diferentes protocolos de comunicación - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Estos protocolos transmiten el valor medido y también permiten configurar los dispositivos de medición de la presión. Esto se conoce como transmisor electrónico inteligente o SMART. Algunos sensores de presión también ofrecen interfaces IO Link, que cubren una gama de precisiones y rangos de medición específicos, así como diversas homologaciones internacionales.
Los instrumentos pueden equiparse con manómetros digitales.
El transmisor de presión industrial debe elegirse en función del fluido a medir, el rango de presión y las condiciones de funcionamiento de la aplicación y el proceso.
Para medir la presión, es necesario investigar un poco para responder a las preguntas sobre cómo elegir el sensor de presión adecuado y determinar :
Los sensores de presión relativa miden la presión del proceso en relación con la presión atmosférica. La presión atmosférica se mide utilizando una cavidad de referencia dentro del transmisor. Esta presión disminuye a medida que aumenta la altitud.
Los transductores de presión diferencial utilizan dos cámaras separadas conectadas por un diafragma flexible. La presión se mide a ambos lados de la membrana. La presión diferencial (dp) es la diferencia de presión entre estas dos presiones: una presión de referencia en el lado de baja presión (BP o LP) y una presión en el lado de alta presión (HP). Estos dispositivos de medición de la presión diferencial se utilizan para medir el caudal de fluidos en tuberías y para controlar la obstrucción de filtros.
Los sensores de presión absoluta comparan la presión relativa con el vacío absoluto. La presión absoluta es siempre positiva. La ventaja de este dispositivo es que está exento de variaciones de la presión atmosférica, gracias a una cámara de referencia de vacío, y por tanto es más preciso. La presión absoluta puede expresarse a partir de la presión relativa añadiendo 1,013 bar, es decir, p. absoluta (bar abs.) = p. relativa (bar) + 1,013.
Un sensor de presión de diafragma separa el fluido del proceso que se está midiendo de la célula de presión. El diafragma y las piezas de contacto están hechos de un material resistente al fluido que se está midiendo y están soldados a la base de la célula de presión.
Un tubo capilar o manguito de conexión sirve de enlace entre la membrana de separación y la célula de presión. Este espacio debe desgasificarse al vacío y, a continuación, llenarse con un aceite de relleno y sellarse. La presión medida ejerce una fuerza sobre la superficie exterior de la membrana. A medida que la membrana se flexiona hacia dentro, intenta comprimir el fluido de relleno dentro del instrumento.
Este líquido de llenado está diseñado para resistir la compresión, por lo que la fuerza se canaliza directamente a la célula de medición de presión. Todo el funcionamiento de un transductor de presión de junta de membrana se basa en el principio de Blaise Pascal.
Los sensores de presión de diafragma se fabrican con diversos materiales, como acero inoxidable, titanio, Inconel, Hastelloy, Monel, Tantalio y Níquel. Los materiales utilizados dependen del tipo de aplicación y de la temperatura para la que se haya diseñado el sensor de presión industrial.
Los sensores de presión con separadores se utilizan para medir la presión de fluidos a altas temperaturas.
Los sensores de presión multivariable combinan la medición de la presión diferencial, la medición de la presión absoluta y la medición de la temperatura en el mismo sensor.
Estos productos se utilizan sobre todo para la medición de caudal másico.
Los sensores de nivel hidrostáticos son dispositivos de medición utilizados para determinar el nivel de llenado de un líquido en depósitos o cubas. El principio de medición se basa en la presión hidrostática, que es el peso ejercido por un líquido en función de la altura de la columna de llenado.
Estas sondas de presión hidrostática pueden sumergirse en un líquido para medir el nivel de un tanque o depósito. Suelen estar equipadas con una membrana de acero inoxidable.
Los transmisores de presión industriales deben calibrarse periódicamente para garantizar una metrología precisa durante todo su ciclo de vida y asegurar que cumplen las normas de calidad más exigentes. evitar los factores que influyen en la precisión.
El periodo de calibración lo definen los fabricantes de los sensores de presión. Deben calibrarse el cero y el fondo de escala.
En fábrica, para comprobar la linealidad de la señal de salida, se comprueba la precisión en varios puntos del rango de presión.
La calibración consiste en aplicar una presión de referencia definida a la interfaz mecánica del transductor, comprobar la señal de salida y, a continuación, aplicar una compensación. El sensor puede calibrarse mediante un tornillo de ajuste externo, un indicador digital local, una interfaz de programación o un software de programación.
Para llevar a cabo las distintas manipulaciones, puede ser necesario montar una válvula de aislamiento o un colector en el transmisor de presión para aislarlo del proceso.
Para sus calibraciones anuales, puede recurrir a una empresa especializada en calibración de sensores de presión.
La calibración periódica asegura la precisión de la medición de la presión para garantizar resultados constantes.
Los transductores de presión pueden instalarse mediante una conexión mecánica al dispositivo de medición o a la tubería en la que debe medirse la presión.
Deben tomarse precauciones especiales en función de las condiciones de presión y temperatura del proceso.
La señal de este dispositivo puede conectarse a un sistema de visualización (un pantalla digital industrialTambién puede conectarse a un PLC (sistema de automatización de medición de la presión) para controlar un dispositivo de control y regular la presión de un proceso.
Si necesita ayuda, le recomendamos que recurra a una empresa profesional para la instalación y puesta en marcha de su instrumento de medida.
Un sensor de presión puede probarse aplicando una presión conocida definida a la interfaz mecánica del sensor de presión y comprobando la señal de salida analógica medida o el valor mostrado en el indicador.
Si su instrumento está averiado, puede pedir a un especialista o a uno de los fabricantes de sensores industriales que se lo repare.
Se pueden configurar dispositivos digitales inteligentes con protocolo HART :
Comprender por qué medir la presión en las industrias de procesos es importante para garantizar la seguridad, optimizar el control de los procesos, mejorar la eficiencia energética y mantener la calidad de los productos acabados.
Los transmisores de presión se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales.
Este dispositivo puede detectar presiones de hasta varios miles de milibares. Por lo tanto, es esencial en una amplia gama de industrias para la automatización de líneas de producción y maquinaria. Puede medir la presión del aire comprimido, el agua, el vapor y el gas.
Por ejemplo, las aplicaciones incluyen la medición de la presión diferencial y el orificio del flujo de líquido en una tubería, el flujo de gas o el flujo de vapor, la supervisión de filtros, la medición del nivel con un sensor de diafragma rasante de un fluido en un depósito, la medición de la densidad del fluido o la medición de la presión relativa.
En función de su sector, debe elegir el instrumento de medición adecuado para su aplicación y las limitaciones de su entorno industrial.
Para garantizar que sus procesos y sistemas funcionan según lo previsto y ofrecen los resultados esperados, debe evitar errores de medición de la presiónlos expertos de Fuji Electric, fabricante francés de sensores de presión industrialesEllos le guiarán y le ofrecerán una medición de presión diseñada para su aplicación más exigente.
La medición de la presión requiere los servicios de profesionales del sector de la instrumentación.
Los transductores de presión de Fuji Electric son famosos por su alta tecnología, precisión en la medición de la presión, amplio rango de medición, estabilidad a largo plazo, calidad de fabricación, fiabilidad, durabilidad, asistencia técnica, política de fácil devolución y rápido servicio de entrega a los clientes.
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