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SENSORES
PRESION
¿QUE ES UN SENSOR DE PRESION?
■ El sensor de presión es un transductor que
transforma la magnitud física de presión por
unidad de superficie en una señal normalizada,
que corresponde a una señal eléctrica.
¿Cómo funciona un sensor de
presión?
■ La mayoría de las técnicas para medir la presión involucran la percepción de un
desplazamiento o desviación y la relación con la presión a través de calibración
o relaciones teóricas. Su objetivo es transformar una magnitud física en una
eléctrica, lo que sería transformar una fuerza por unidad de superficie en un
voltaje equivalente a esa presión ejercida.
Tipos de sensores de presión
■ Piezoeléctrico de presión
Puede medir presiones dinámicas cuando el cristal piezoeléctrico se deforma en
respuesta a la presión aplicada.
■ Manómetro
Mide una presión estática o diferencia de presión al detectar desplazamientos de
fluido en un campo gravitacional.
■ Fuelle o tubo elástico
Mide la desviación de una membrana elástica o resorte y se le relaciona con la
presión, también se le conoce como diafragma.
•
Sensores de presión capacitivos: Disponen de una cavidad de presión y una
membrana para formar un condensador variable, la membrana se deforma cuando
se aplica presión.
•
Sensores de presión piezoresistivos: Es una membrana con galgas
extensométricas integradas que detectan la deformación derivada de la presión
aplicada.
Principios de funcionamiento de los
sensores de presión
■ Los sensores de presión utilizan distintas tecnologías para proporcionar
resultados precisos.
■ Los sensores de presión con tecnología de galgas extensométricas tienen un
elemento de detección de la presión al que se adhieren galgas extensométricas
metálicas o en el que se aplican galgas de película estrecha mediante
pulverización. Este elemento de medición puede ser una membrana o, en el
caso de los cuerpos de medición con galgas de lámina metálica, también se
puede utilizar un elemento de tipo tubular. Las principales ventajas de este
diseño de tipo tubular monolítico son un aumento de la rigidez y la capacidad
de medir presiones muy elevadas (hasta 15.000 bar).
■ Los sensores de presión capacitivos utilizan una cavidad de presión y una
membrana para formar un condensador variable. La membrana se deforma
cuando se aplica presión y la capacidad se reduce de manera proporcional.
Este cambio en la capacidad se puede medir eléctricamente y correlacionarse
con la presión aplicada. Este tipo de sensores están limitados a presiones
bajas, hasta alrededor de 40 bar.
■ Los sensores de presión piezorresistivos consisten en una membrana
(principalmente de silicio) con galgas extensométricas integradas que detectan
la deformación derivada de la presión aplicada. Estas galgas extensométricas
se suelen configurar formando puente de Wheatstone, para reducir la
sensibilidad e incrementar la potencia de la salida. Debido al material utilizado,
pueden utilizarse hasta presiones en torno a 1000 bar.
Tipos de medidas de presión
■ Se pueden utilizar varias propiedades para clasificar los sensores de presión: el
intervalo de presión que miden, el rango de temperatura de funcionamiento o el
tipo de presión que miden.
■ La presión puede ser:
– absoluta.
– Manométrica.
– relativa normalizada.
– diferencial.
•
Los sensores de presión absoluta miden la presión con respecto a una cámara
de referencia (cercana al vacío).
•
Los sensores de presión manométrica (o sensores de presión relativa) se
emplean para medir la presión en relación con la presión atmosférica presente
en ese momento.
•
Los sensores de presión relativa normalizada (o de referencia constante) son
como los sensores de presión relativa que miden la presión con respecto a una
presión fija, en lugar de con respecto a la presión atmosférica existente.
•
Los sensores de presión diferencial determinan la diferencia entre dos
presiones y se pueden utilizar para medir caídas de presión, niveles de fluidos y
caudales.
Aunque a simple vista no sea notorio su uso, este sensor se encuentra en
muchísimas aplicaciones, sobre todo aquellas en las que se necesita un control y
una monitorización muy estricta, ya sea por protección, control fiscal o control de
calidad.
Otra forma de usar estos sensores es para medir de forma indirecta otras
variables, como:
•
El flujo de gases.
•
La velocidad del agua.
•
La altitud y las condiciones atmosféricas (usado mucho en aviones).
Por ejemplo, en los automóviles se utilizan bastante para medir la presión de
combustión en un motor.
En el mercado existen muchísimas variantes de sensores de presión, cada uno con
una distinta tecnología de medición, diferente diseño o coste. Más adelante en este
artículo conocerás la variedad de sensores de presión que existen.