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Entre los diversos tipos de instrumentos de medición de presión para industrias destacan dos: los transmisores de presión. Son útiles en múltiples aplicaciones y permiten efectuar en el sitio lecturas de valor de medición para su transmisión a un puesto de mando o sistema de regulación de procesos. La variedad de tipos y su óptimo funcionamiento los ha convertido en una opción bastante demandada.

¿Qué son los transmisores de presión?

Se trata de un dispositivo que mide la fuerza expansiva de líquidos o gases. Es un sensor que está conformado por un área superficial y sensible a la presión (fabricada con silicio, acero u otros materiales que destacan por su resistencia y por ser deformables. En la parte trasera de la superficie se implementan componentes que convierten en una señal eléctrica la fuerza que en ella se ejerza.

Con respecto a la presión, se mide en la cantidad de fuerza por unidad de área necesaria para frenar la expansión que los líquidos y gases aplican. Se expresa básicamente en P= F/A. Las unidades más comunes que cuantifican la presión son PSI (libra por pulgada cuadrada) que se usa en países anglosajones y Bar perteneciente al Sistema Internacional. Los transmisores se usan en ambientes sensibles a la presión, calderas, compresores de aire, caudales en tuberías, controles de bombas, sistemas de transferencia de fluidos a distintas presiones, etcétera.

Se diseñan para determinar la presión absoluta y para soportar el monitoreo en entornos y procesos extremos. Disponen de diafragmas de acero que registran las deformaciones y las muestran en manómetros en Monterrey analógicos o digitales de fácil lectura. Son varias las industrias que dependen de su uso para medir gases o líquido a presiones elevadas. Las más comunes son:

  • Minería, gas natural y petroquímica, donde permiten conocer los valores entre el exterior e interior de los equipos.
  • Las dedicadas a realizar perforaciones en alta mar.
  • Que dependen de maquinarias hidráulicas y neumáticas.
  • Industrias de corte a presión.

Algunos conocen a estos instrumentos de medición de presión como sensores. Otra denominación que suele admitirse es transductores de presión, sin embargo, se debe ser cuidadoso ya que algunos fabricantes la usan para designar equipos que emiten señales en voltios en vez de mA. Los valores estándar en los transmisores son de 4 a 20 mA.

Deben contar con las siguientes características básicas:

  • Interfaz digital de comunicación.
  • Señal de salida.
  • Compensación de temperatura y presión.
  • Fácil calibración.
  • Tiempo y costo bajos de instalación.
  • Autodiagnósticos.
  • Disminución de penetración/intrusión.
  • Protector de trasientes.
  • Recursos de interfaz diversos.

¿Cómo funcionan?

El objetivo es lograr que el valor de presión de cualquier sistema hidráulico o neumático sea traducido en uno eléctrico para que pueda utilizarse en equipos de control. Para lograrlo, se han desarrollado los siguientes sensores con funcionamientos específicos:

  1. Resistivos

Están basados en un principio de medida de las variaciones de las resistencias que inducen las deformaciones según la presión. Incorporan una membrana cuya deformación puede controlarse y que cuenta con conductores eléctricos  igualmente deformables. Esto genera una disminución o incremento de la resistencia que se mide mediante un puente Wheatstone.

  1. Piezorresistivos

Su principio de medida es similar al del punto anterior, aunque difiere en el uso de semiconductores y no de metal y en que la deformación causa una variación de la resistencia específica. La piezorresistividad hace referencia al cambio de la resistencia eléctrica con la contracción o deformación resultante de la presión que se aplique. Comúnmente integran elementos cristalinos conectados en un puente Wheatstone y resistores. En la actualidad existe el film transducer que genera una señal electrónica de mayor nivel aunque son poco eficientes en entornos con temperaturas elevadas. También están surgiendo los sensores de silicio de este tipo, aunque sus señales pueden degradarse también con la temperatura y requieren circuitos complejos para minimizar errores.

  1. Capacitivos

Permiten medir la capacidad de los condensadores que varía dependiendo de la cercanía a la superficie activa. Los condensadores están conformados por una membrana con dos capas de metal que se deforman con la aplicación de presión. La deformación disminuye la distancia entre las placas, manteniendo así la constante dieléctrica y la superficie e incrementando la capacidad.

Estos instrumentos de medición de presión  son los más confiables y adaptables en muchas aplicaciones. Su variación de capacitancia es utilizada para que la frecuencia de un oscilador pueda variar. No implica una conversión A/D, lo que otorga precisión y la eliminación de drifts en conversiones digitales y analógicas. Las ventajas que ofrecen son:

  • Son excelentes en aplicaciones de flujo.
  • Perfectas en sistemas de alta y baja presión.
  • Son flexibles y exactas gracias a su respuesta lineal.
  • Reducen el error total probable y por ende la variabilidad.
  1. Piezoeléctricos

Su principio está basado en un efecto que ocurre en cristales no conductivos. Cuanto los últimos se comprimen se genera en superficies opuestas una polarización eléctrica. Al deslocalizarse la estructura de cristal con carga eléctrica se produce un instante dipolar, la cual se refleja en una carga de superficies aparente. La dirección influye en la polaridad y la intensidad de la carga es proporcional a la fuerza usada por la presión y puede ser captada y amplificada.

¿Qué tipos existen?

Hay de dos tipos, el primero es el de presión manométrica. Se usan para leer la presión directamente en sistemas neumáticos o hidráulicos. Comparan una presión relativa contra la medición atmosférica. Su producción puede alterarse por los cambios en la presión del entorno.

El segundo es de presión diferencial. Son útiles para determinar la diferencia de presión que hay entre dos puntos. Cuenta con medición diferenciada, fácil montaje y ajuste del punto cero de forma automática. Se pueden usar en sistemas de ventilación, filtros en línea, secadores de adsorción e instalaciones de filtrado en general. También para monitorear el llenado de recipientes a presión. Cabe agregar que permiten la medición y normalización de la presión relativa.

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