UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

SENSORES de PRESION

SENSORES de PRESION

Facultad de Ingeniería Química y Textil

Ing. JORGE COSCO GRIMANEY

Definición de Presión

La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (libras por pulgada cuadrada)

Tipos de Presión

Presión absoluta

se mide con al cero absoluto de presión

Presión atmosférica

es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro

Presión relativa

es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la

atmosférica del lugar donde se efectúa la medición

Presión diferencial

es la diferencia entre dos presiones

Vacío

es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión ,medida por debajo de la

atmosférica

Sensor de Presión Los sensores de presión responden a la presión de un vacío perfecto (sensores de presión absoluta), a la presión atmosférica (sensores de presión manométrica), o a la presión de un segundo sistema (sensores de presión diferencial), tal como la presión dentro de un serpentín o filtro.

La presión puede ser generada por un ventilador, una bomba o condensador, una caldera u otros medios.

Los sensores de presión miden la presión de un gas o líquido

Tipos de Medidores de Presión

Mecánicos

Electromecánicos

Neumáticos

Electrónicos

Medidores Mecánicos

Tipos de Medidores de Presión Mecánicos

– Primario de Medida Directa– Primarios Elásticos

Tipos de Medidores de Presión

Elementos primarios de medida directa que miden la presión comparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura conocidas.

Ejemplos barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado, manómetro de toro pendular, manómetro de campana

pamb

ℓ (mm Hg = Torr)

G A S

Elementos primarios elásticos que se deforman por la presión interna del fluido que contienen.

Ejemplos : tubo de Bourdon, el elemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle

Elementos primarios elásticos

• El tubo de Bourdon es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en le interior del tubo, este tiende enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja.

• El elemento espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando mas de una espira en forma de hélice.

MANÓMETROSEl manómetro es un aparato que sirve para medir la presión de gases o líquidos contenidos en recipientes cerrados. Existen, básicamente, dos tipos: los de líquidos y los metálicos.

Los manómetros de líquidos emplean, por lo general, como líquido manométrico el mercurio, que llena parcialmente un tubo en forma de U.

En los manómetros metálicos la presión da lugar a deformaciones en una cavidad o tubo metálico, denominado tubo de Bourdon en honor a su inventor.Estas deformaciones se transmiten a través de un sistema mecánico a una aguja que marca directamente la presión sobre una escala graduada.

Elementos primarios elásticos

El diafragma consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre si por la soldadura, de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas.

Elementos primarios elásticos

El fuelle es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.

Medidores Electromecánicos

Tipos de Medidores de Presión Electromecánicos

–Transmisores electrónicos de equilibro de fuerza–Resistivos–Magnéticos–Capacitivos–Extensiométricos–Piezoeléctricos

Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas

• Consiste en una barra rígida apoyada en un punto sobre la que actúan dos fuerzas en equilibrio. El desequilibrio entre estas dos fuerzas da lugar a una variación de la posición relativa de la barra

• Un oscilador genera una señal en base a la posición de un sensor. La posición del sensor determina la presión ejercida sobre la misma.

• Se puede encontrar tres tipos; El detector de inductancia, El transformador diferencial, el detector fotoelectrico

Detector de Inductancias

TRANSFORMADOR DIFERENCIALEl transformador se cierra magnéticamente con la barra de equilibrio de fuerzas

DETECTOR FOTOELECTRICO

Transductores Resistivos

• En este tipo de Transductores se aprovecha un cambio de resistencia (del sensor o del circuito en que esta) para medir la presión del sistema.

• Para esto el puente de Wheastone es muy utilizado.

Transductores Magnéticos

Existen dos tipos de Transductores Magnéticos

– Transductores de inductancia variable

– Transductores de reluctancia variable

Transductores de inductancia y reluctancia variable

Inductancia VariableNúcleo Magnético en un Campo electromagnético

Reluctancia VariableNúcleo Magnético en un Campo Magnético

Transductores Capacitivos• Se basan en la

variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas.

• Pueden ser de dos tipos:– Capacidad fija– Capacidad variable

Galgas Extensométricas

• Se basan en la variación de longitud y de diámetro, por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensión mecánica por la acción de una presión.

• Existen dos tipos de galgas cementadas y sin cementar

• Las galgas forman parte de un puente Wheastone.

Galgas ExtensométricasEl intervalo de medida de estas galgas es de 0,6 a 10,000 Kg/ cm2

Su precisión es del orden de ± 5 %

Puente de Wheastone

Transductores Piezoeléctricos

Son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una presión, general una señal eléctrica.

Medidores Neumáticos y Electrónicos

Tipos de Medidores de Presión Neumáticos y Electrónicos

Neumáticos–Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases

Electrónicos–Mecánicos–Medidor McLeod–Térmicos–Ionización

Medidores Neumáticos

Medidores Electrónicos de Vacío

Transductores Mecánicos de Fuelle y Diafragma

Trabajan en forma diferencial entre la presión atmosférica y la del proceso. Pueden estar compensados con relación a la presión atmosférica y calibrados en unidades absolutas.

Medidor McLeod

Se utiliza como aparato de precisión en la calibración de los restantes instrumentos. Se basa en comprimir una muestra del gas de gran volumen conocido a un volumen mas pequeño y a mayor presión mediante una columna de mercurio en un tubo capilar.

Transductores Térmicos

• Se basan en el principio de la proporcionalidad entre la energía disipada desde la superficie caliente de un filamento calentado por una corriente constante y la presión del gas ambiente cuando el gas esa a bajas presiones absolutas.

– Transductor térmico de termopar– Transductor Pirani– Transductor bi-metálico.

Transductor térmico de termopar

• Contiene un filamento en V que lleva incorporado un pequeño termopar. Al pasar una corriente constante a través del filamento, su temperatura es inversamente proporcional a la presión absoluta del gas.

Transductores Térmicos Transductor Pirani

• Utiliza un circuito de puente de Wheastone que compara las resistencias de dos filamentos de tungsteno, uno sellado en alto vacío en un tubo y el otro en contacto con el gas medido y por lo tanto pierde calor de conducción.

Transductor Bimetálicos

• Utiliza una espiral bimetalica calentada por una fuente de tensión estabilizada. Cualquier cambio en la presión produce una deflexión de la espiral, que a su vez esta acoplada a un índice que señala la escala el vacío.

Transductor de Ionización

• Se basan en la formación de los iones que se producen en las colisiones que existan entre moléculas y electrones. La velocidad de formación de estos iones, es decir la corriente iónica, varia directamente con la presión.– Transductor de filamento caliente– Transductor de catado frío

Transductor de cátodo frío

• Se basa en le principio de la medida de una corriente iónica producida por una descarga de alta tensión.

• Los electrones desprendidos del cátodo toman un movimiento en espiral al irse moviendo a través de un campo magnético en su camino hacia el ánodo