Sensores de Presion

La presión es una fuerza que ejerce sobre un área determinada, y se mide en unidades de fuerzas por unidades de área.


Esta fuerza se puede aplicar a un punto en una superficie o distribuirse sobre esta.


Cada vez que se ejerce se produce una deflexión, una distorsión o un cambio de volumen o dimensión.


Las mediciones de presión pueden ser desde valores muy bajos que se consideran un vacío, hasta miles de toneladas de por unidad de área.


Los principio que se aplican a la medición de presión se utilizan también en la determinación de
temperaturas, flujos y niveles de líquidos. Por lo tanto, es muy importante conocer los principios generales de operación, los tipos de instrumentos, los principios de instalación, la forma en que se deben mantener los instrumentos, para obtener el mejor funcionamiento posible, cómo se debe usar para controlar un sistema o una operación y la manera como se calibran.



Para medir la presión se utilizan sensores que están dotados de un elemento sensible a la presión y que emiten una señal eléctrica al variar la presión o que provocan operaciones de conmutación si esta supera un determinado valor limite.




Es importante tener en cuenta la presión que se mide, ya que pueden distinguirse los siguientes tipos:



Presión absoluta



Presión diferencial



Sobrepresión.



Unidades de Medida:


En el sistema internacional de medidas, está estandarizada en Pascales.


En los países de habla inglesa se utiliza PSI


La equivalencia entre la unidad de medida inglesa y la del sistema internacional de medidas
resulta:



1PSI = 6.895kPascal



tabla de conversiones:



Columna de Líquido

Es el instrumento de medición de presión mas antiguo, y de los mas exactos en los rango de alcance 500[Pa] a 200[kPa]. La selección de la configuración de la columna y de l fluido manométrico permite la medición de todos los tipos de presión. La ventajas de éste instrumento es su versatilidad.
La ecuación que rige la medición de presión con este tipo de columnas es:


p1 = ρgh + p2



Si la columna de fluido en el nivel superior está abierta a la atmósfera (p2 = presión barométrica)
tendremos que p1 es una presión relativa. Si la columna es sometida a vacío (p2 es cero absoluto), entonces p1 es la presión absoluta (teniéndose un barómetro).
El manómetro en forma de "U" conforma, según se especificó, un sistema de medición más bien
absoluto y no depende, por lo tanto, de calibración. Esta ventaja lo hace un artefacto muy común. Su desventaja principal es la longitud de tubos necesarios para una medición de presiones altas y, desde el punto de vista de la instrumentación de procesos, no es trivial transformarlo en un sistema de transmisión remota de información sobre presión.

Sensor Diferencial



Los sistemas discutidos antes, para medición de Presión (Bourdon, Tubos en "U" de líquidos de alta densidad,miden, en general, la presión relativa a la presión atmosférica (si bien tanto P1 como P2 en el manómetro en "U" podrían ser parte de un proceso). A menudo es necesario conocer la presión relativa entre dos puntos; tales sistemas se conocen como sensores (o manómetros) de presión diferencial.
La figura describe un sensor de presión diferencial, basado en una galga de extensión

Tubo de Bourdon








El método más usual para medir presiones es por medio del barómetro de Bourdon, que consiste en un tubo aplanado de bronce o acero curvado en arco. A medida que se aplica presión al interior del tubo, éste tiende a enderezarse, y éste movimiento se transmite a un cuadrante por intermedio de un mecanismo amplificador adecuado. Los tubos Bourdon para altas presiones se hace de acero . Puesto que la exactitud del aparato depende en gran parte del tubo, sólo deben emplearse tubos fabricados de acuerdo con las normas mas rigurosas y envejecidos cuidadosamente por el fabricante. Es costumbre utilizar los manómetros para la mitad de la presión máxima de su escala , cuando se trata de presión fluctuante, y para los dos tercios de ella, cuando la presión es constante. Si un tubo Bourdon se somete a presión superior a la de su límite y a presiones mayores que las que actuó sobre él en el proceso de envejecimiento, puede producirse una deformación permanente que haga necesaria su calibración.
Los manómetros en uso continuo, y especialmente los sometidos a fluctuaciones rápidas y frecuentes de presión, deben verificarse repetidas veces. Un procedimiento cómodo para hacerlo consiste en tener un manómetro patrón exacto que pueda conectarse en cualquier punto de la tubería en la que está unido el manómetro regular y efectuar comparaciones. A intervalos regulares debe confrontarse el manómetro patrón con el manómetro de peso directo o contrapesos. El manómetro de Bourdon es completamente satisfactorio para presiones hasta de unas 2000 atm, siempre que sea suficiente una exactitud de 2 a 3 por ciento. Estos
manómetros se encuentran en el comercio con lecturas máximas en sus escalas de unos 7000 Kg / cm². Para cualquier tipo de carga, la relación entre la carga y la deformación es una constante del material, conocida como el módulo de Young: E=Carga/e . Por ende, si la constante de deformación es conocida, se puede obtener la carga según:
Carga = E*e
De modo que frente a deformaciones pequeñas de materiales elásticos, será posible obtener una
cuantificación reproducible de las cargas (fuerzas) solicitantes.
El manómetro de Bourdon depende, precisamente, de la elasticidad de los materiales utilizados en su construcción. Este manómetro, tal vez el más común en plantas de procesos que requieran medición de presiones, consiste de un tubo metálico achatado y curvado en forma de "C", abierto sólo en un extremo.Al aplicar una presión al interior del tubo (se le infla, por ejemplo) la fuerza generada en la superficie (área) exterior de la "C" es mayor que la fuerza generada en la superficie interior, de modo que se genera una fuerza neta que deforma la "C" hacia una "C" más abierta. Esta deformación es una medición de la presión aplicada y puede trasladarse a una aguja indicadora tanto como a un sistema de variación de resistencia o campos eléctricos o magnéticos.






El tubo Bourdon es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo y el tubo se encuentra cerrado en un extremo.
Al aumentar la presión dentro del tubo, este se deforma, y el movimiento se transmite a la aguja
indicadora.
Empíricamente se halla el tubo adecuado al rango de presión deseado.
El elemento en espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espirar alrededor de un eje común.
En el helicoidal se aplica el mismo concepto, pero sólo que en forma de hélice.
Con estas características se obtiene una mayor longitud de desplazamiento de la aguja indicadora, favoreciendo su aplicación a sistemas registradores.