TIPOS DE ELEMENTOS PRIMARIOS DE PRESION:
Instrumento de columna de líquido:
Una de las formas más simples de medir presión es la de utilizar líquido en un tubo en U en que la presión que se desea medir se conecta a uno de los extremos y la presión de referencia se conecta al otro extremo. Si la presión de referencia conectada es el vacío, la presión que se mide es la presión absoluta. Si es la atmosférica se está midiendo la presión relativa y si se conecta cualquier otra presión se está midiendo presión diferencial.
Instrumentos de Bourdon:
El principio de funcionamiento consiste en un tubo de sección con forma de elipse. Al ser sometido a presiones crecientes las fuerzas resultantes sobre las distintas áreas del bourdon tienden a darle forma circular, produciendo un movimiento del extremo del bourdon que es función de la presión.
Instrumentos a diafragma:
El diafragma es una fina lámina de metal generalmente circular soportada por sus bordes y que se deforma por la aplicación de presión. Puede ser una chapa lisa pero lo más común es que sea corrugada. La deformación que sufre la lámina es función de la presión ejercida.
Instrumentos a fuelle: Existen elementos huecos con forma de fuelle, cerrados en un extremo, que se utilizan para las mediciones de presión. Del fuelle se aprovecha la capacidad de generar importantes movimientos o fuerzas al ser sometido a una presión de proceso. Se utiliza como material para construcción de fuelles el cobre, el acero inoxidable y si es necesario materiales especiales.
Instrumentos a pistón:
TRANSMISORES DE PRESION:
Existen distintas formas de transformar la información que suministra el elemento primario en señal de
Strain Gage (celda de cambio de resistencia por tracción): Si la presión se
Convierte en fuerza y se aplica esta como un esfuerzo de tracción axial sobre un conductor (que puede estar soportado por algún medio elástico) la longitud del mismo aumenta y la sección disminuye. Esto produce una variación en la resistencia que se puede medir (por ejemplo con un puente de Wheatstone) y transformar en una señal utilizable proporcional a la presión.
Sistemas Capacitivos:
En este sistema se utiliza el hecho de que un capacitor modifica su capacitancia en función de la distancia entre sus dos placas. Si se incluye alguno de los elementos primarios entre las placas de un capacitor, los desplazamientos debidos a variaciones de presión en el fluido producirán cambios del valor de la capacidad, que podrán ser utilizados por circuitos eléctricos para producir la señal adecuada de salida.
Cuando a un elemento flexible se lo somete a niveles variables de tensión mecánica, la frecuencia de resonancia de este elemento es directamente proporcional a la tensión aplicada. Este principio fue usado para el desarrollo de elementos sensores de presión que fueron denominados tipo “cuerda vibrante” o “alambre resonante”.
Sistemas Piezoeléctricos:
El fenómeno piezoeléctrico consiste en el cambio de las características eléctricas de ciertos elementos sometidos a deformación. Estos cambios pueden sensarse y transformarse en señales transmisibles. Los movimientos de los elementos primarios actúan sobre la pastilla piezoeléctrica, la que produce cambios eléctricos que son convertidos en señales normalizadas por medio de circuitos eléctricos.
Tecnología Reluctancia Variable:
El arreglo constructivo consiste en montar dos núcleos magnéticos (típicamente de ferrito) solidarios a cada lado de un diafragma sensor. Estos núcleos se desplazan en el interior de dos bobinas produciendo un cambio de reluctancia (la reluctancia es el equivalente a la resistencia eléctrica pero en un circuito magnético). Un circuito eléctrico, que excita a las bobinas con una corriente alterna de aproximadamente 5 Khz. mide la variación de las impedancias de las bobinas y la transforma en una señal de salida de 4-20 MA.
SENSORES DE PRESION
Instrumentos de presión y campos de aplicación.
Se clasifican en:
Mecánicos
Neumáticos
Electromecánicos
Electrónicos
Mecánicos:
Tubo de sección elíptica que forma un anillo casi
Completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presióen el interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por medio de un sistema de piñón y cremallera. Material del tubo: acero inoxidable, aleación de cobre o aleaciones especiales de
Hastelloy y Monel.
Elemento en espiral:
Se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando más de una espira en forma de hélice.
Diafragma:
En éstos, al aplicar presión, el movimiento se
aproxima a una relación lineal en un intervalo de medida lo más amplio posible con un mínimo de histéresis.
De fuelle:
Material del fuelle: bronce fosforoso.
Utilizado para pequeñas presiones.
Medidores de presión
Consisten en un conjunto de fuelle y resorte opuesto a un fuelle sellado al vacío absoluto. El movimiento resultante de la unión de los dos fuelles equivale a la presión absoluta del fluido.
Material del fuelle: latón o acero inoxidable.
Se utilizan para la medida exacta y el control preciso de bajas presiones.
Obs.: en la medida de presiones de fluidos corrosivos pueden emplearse elementos primarios elásticos con materiales especiales en contacto directo con el fluido. Sin embargo, el la mayoría de los casos es más económico utilizar un fluido de sello cuando el fluido es altamente viscoso y obtura el elemento, o bien cuando la temperatura del proceso es demasiado alta... Tal ocurre en la medición de presión del vapor de agua en que el agua condensada aísla el tubo Bourdon de la alta temperatura del vapor
Neumáticos:
Son los transmisores neumáticos
Sistema Paleta – Tobera
Electromecánicos:
Elemento mecánico elástico + transductor eléctrico.
El elemento mecánico, consiste en un tubo Bourdon, espiral, hélice, diafragma, fuelle o una combinación de los mismos.
Consisten en un elemento elástico que varía la resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la presión. Este está conectado a un puente de Wheastone
Los transductores resistivos son simples y su señal de salida es bastante potente como para proporcionar una corriente de salida suficiente para el funcionamiento de los instrumentos de indicación sin necesidad de amplificación
Son sensibles a la vibración
La señal de salida no es continua, (salta de una espira a otra)
El intervalo de medida de estos sensores/transmisores corresponden al elemento de presión que utilizan (tubo Bourdon, fuelle...) y varía en general de 0 a 300 Kg/cm2. La precisión es del orden de 1-2%
Magnéticos:
De inductancia variable.
El desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de ésta en forma casi proporcional a la porción metálica del núcleo contenida dentro de la bobina. Esto hace aumentar la tensión inducida en el bobinado
No producen rozamiento en la medición
Tienen una respuesta lineal
Son pequeños y de construcción robusta
Su precisión es del orden del 1%
Consisten en un imán permanente o un electroimán que crea un campo magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético
El circuito magnético se alimenta con una fuerza magnetomotriz cte. con lo cual al cambiar la posición de la armadura varía la reluctancia y por lo tanto el flujo magnético. Esta variación del flujo da lugar a una corriente inducida en la bobina que es, por tanto, proporcional al grado de desplazamiento de la armadura móvil
Alta sensibilidad a las vibraciones
Sensibles a la temperatura
Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión.
Consiste en dos condensadores con uno de capacidad fija (referencia) y el otro de capacidad variable, la cual da la medida
Pequeño tamaño
Construcción robusta
Adecuados para medidas estáticas como dinámicas
Sensibles a la variación de temperatura
Su intervalo de medida es relativamente amplio, entre 0,5 - 600 bar y su precisión es del orden de 0,2 a 0,5%
