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Sensores de Presión: Lo básico ... pero lo importante


La primera tarea de un sistema automatizado consiste en obtener la información del proceso que está controlando. El contar con dispositivos é instrumentos que se encarguen entonces de medir correctamente las variables;de estos procesos es fundamental para el óptimo control de los mismos.
Existen diversas variables cuyas formas de medición son también muy variadas. Sin embargo vamos a describir principalmente las que son consideradas las más importantes en la mayoría de los procesos industriales: presión, temperatura, nivel y flujo.


MEDICIÓN DE PRESIÓN

Existen varias formas de clasificar los elementos o dispositivos medidores de presión. Una de ellas, los divide en aquellos denominados de balance de gravedad, los que emplean dispositivos de deformación elástica y los que utilizan elementos que entregan una respuesta eléctrica representativa de la presión medida. El tipo de presión que mayormente se mide en los procesos industriales es la denominada presión manométrica que es la que tiene icomo referencia o punto de partida a la presión atmosférica. Para tal fin se emplean medidores llamados manómetros cuyas escalas están graduadas en diversas unidades. En la tabla siguiente podemos comparar las unidades más importantes:

Tabla I Comparación de unidades de presión

DISPOSITIVOS DE BALANCE DE GRAVEDAD

Miden presiones desconocidas, balanceándolas en contra de la fuerza gravitacional de líquidos; a pesar de que son más usados en laboratorio, encuentran aplicaciones en plantas industriales.

Dentro de los más usados se encuentran los manómetros de tubo en "U", los de tubo inclinado, los de cubeta y los de cubeta de tubo inclinado. En estos casos, el líquido manométrico a utilizar es el mercurio, aunque el agua también se usa cuando se trata de medir presiones bajas. Adicionalmente a estos dispositivos, se tienen la de tipo flotador y aquellos con líquido de sello que poco a poco van siendo dejados de lado por otros tipos de medidores.


ELEMENTOS DE DEFORMACIÓN ELÁSTICA

Son dispositivos que alteran su forma cuando son sometidos a presión. Dentro de estos, aparecen los tubos de Bourdon (en "C", en espiral y helicoidal), en donde la forma y tipo de material definen el rango de aplicación; también, se utilizan los denominados diafragmas,, cápsulas y fuelles, generalmente común en medición de presiones relativamente más bajas que para el caso de los tubos de Bourdon). Estos elementos han sido los más empleados en la fabricación de manómetros.

Fig 1 - Manometros

TRANSDUCTORES ELÉCTRICOS DE PRESIÓN

Cualquiera de los dispositivos de deformación elástica puede ser unido a un dispositivo eléctrico para formar un transductor eléctrico de presión. Estos, producen cambios de resistencia, inductancia o capacitancia. Dentro de los primeros se deben mencionar a las galgas extesisiométricas (strain gagas). Una galga extensiométrica es simplemente un alambre muy fino formando una grilla la cual está pegada a un papel especial. Cuando la grilla es afectada por la presión, ocurre un cambio de resistencia de acuerdo a la siguiente fórmula:

En donde p es la resistividad del alambre, L la longitud del mismo y A, el área de la sección recta.

Este tipo de transductor puede ser usado para detectar pequeños movimientos y por lo tanto pequeños cambios de presión. Las galgas extensiometricas utilizan circuitos con puente de Wheatstone para obtener una salida eléctrica. Otro tipo de transductor similar emplea un disco elástico en el cual, el elemento de deformación es de silicio y está sellado en un fluido con silicona y protegido por un diafragma.

El sensor tipo capacitivo consiste de dos placas1 conductivas y un dieléctrico. A medida que aumenta la presión, las1 placas tienden a apartarse, cambiando su capacitancia. El fluido que está: midiendo, sirve de dieléctrico.

Debido a que la medición de nivel y de flujo requieren en algunos casos medir presión diferencial, este tipo de presión es de gran importancia en los procesos industriales. Dentro de los dispositivosj más utilizados se emplean algunos cuya salida normalizada, los convierte en transmisores, sean neumáticos o electrónicos. En ambos casos se trata de instrumentos en donde una cápsula de diafragma o sensor capacitivo sirve de sensor primario radicando desde luego la principal diferencia en la estructura de salida (transmisión).
Figura 2 Transductores de presión