Sensor de presión

¿Qué es un sensor de presión?

Es un dispositivo que se encarga de medir la presión de gases o líquidos, tiene la función de generar una señal conforme a la presión a la que es sometido. Está conformado por un elemento detector con el que se determina la presión real aplicada al sensor a través del uso de varios principios de funcionamiento y otros componentes que convierten la información en una señal de salida.

¿Para qué sirven los sensores de presión?

Cumplen con distintas funcionalidades como evaluar los niveles de presión y mantenerlos bajo control, promover el buen funcionamiento de un instrumento específico, evitan daños, eventos inesperados y ralentización de la producción. Por ejemplo hay casos en donde no se puede superar un nivel determinado de presión durante el uso de una máquina, aunque con un sensor de presión es posible conocer en tiempo real si el límite se ha excedido. 

En otras palabras, se puede intervenir de manera manual y con prontitud, así mismo permiten comprender cuando las máquinas no se están utilizando de manera adecuada. 

¿Dónde se usan estos tipos de sensores?

Son de gran utilidad en una amplia variedad de aplicaciones de control y monitorización, además se usan con el fin de medir de manera indirecta variables como el flujo de gases, velocidad, nivel de agua o altitud. Algunos están diseñados para medir de modo dinámico e identificar los cambios repentinos de presión, por ejemplo en la medición de la presión en la combustión en el cilindro de un motor.

Tipos de sensores de presión

Sensor digital de aire

Este tipo de sensor de presión reemplaza a los medidores mecánicos convencionales con un tiempo de respuesta rápido. Tienen un rendimiento óptimo, seguridad y legibilidad en sus pantallas LED de dos colores, por lo regular es alimentado por una batería e incluye 3 veces más la capacidad para rangos altos y de 5 a 10 veces más de resolución.

La versión que contiene interruptor incluye 2 totalmente ajustables con salidas de relé de bajo voltaje para mantener un control simple o se puedan ejecutar aplicaciones de alarma.

Sensor digital de presión barométrica

Es apropiado para el montaje de los tapones en la placa de circuito impreso, su señal de salida es lineal, con compensación de temperatura y amplificada. Se encarga de leer la presión atmosférica y estimar indirectamente la altura sobre el nivel del mar, por lo que al medir la presión en puntos con mayor altitud, el valor de esta es menor por ser inferior la cantidad de aire. 

Sensores de presión piezorresistivos de silicio

Consisten en una membrana que contiene galgas extensométricas que identifican la deformación causada por la presión aplicada. Estas se suelen configurar formando un puente de Wheatstone, es decir un circuito eléctrico para medir las resistencias desconocidas, con el fin de reducir la sensibilidad y aumentar la potencia de la salida. 

Sensores de presión absoluta

Este sensor de presión se da a la tarea de medir la presión con respecto a una cámara de referencia que está cercana al vacío, lo que significa una gran ventaja ya que, no se ve afectado por los cambios en la presión atmosférica y, además los cambios de temperatura influyen en menor medida en sus funcionalidades. 

Sensores de presión manométrica

También conocido como sensor de presión relativa, se usa con el objetivo de medir la presión en relación con la presión atmosférica presente en ese momento.

Sensores de presión diferencial

Son los que determinan la diferencia entre dos presiones y se pueden usar en la medición de las caídas de presión, niveles de fluidos y caudales. Por lo general, tienen 2 entradas, una para cada lado de la membrana. Su deformación es igual a la diferencia de presión entre las 2 entradas.

Tecnología de los sensores de presión

• Galgas extensométricas piezorresistiva: Hacen uso del efecto piezorresistivo de una o varias galgas extensométricas adheridas con adhesivo o formadas en la estructura con la finalidad de identificar la deformación producida como resultado de la aplicación de presión. Es decir, mide la variación en la resistencia a medida que la presión deforma el material, para ello utiliza las tecnologías de silicio, la película delgada de silicio policristalino, lámina metálica de soporte adherida, película gruesa, silicio sobre zafiro y capa fina obtenida por pulverización catódica. Cabe mencionar que, es la más empleada para las aplicaciones generales de medida de presión.
• Capacitivos: Utilizan una membrana y una cavidad de presión para crear un condensador variable, por medio del cual se identifica la deformación causada por la presión aplicada. La capacitancia se reduce a medida que la presión deforma la membrana, sus tecnologías más comunes usan membranas metálicas, cerámicas y de silicio.
• Electromagnéticos: Miden el desplazamiento de una membrana utilizando varios principios de medida como los cambios en la inductancia, LVDT, efecto Hall o corrientes parásitas.
• Piezoeléctricos: Usan el efecto piezoeléctrico de determinados materiales, como el cuarzo, para realizar la medición de la deformación de un elemento sensible que es originada por la presión. Esta tecnología se utiliza comúnmente para medir las presiones altamente dinámicas.
• Galgas extensométricas: El sensor de presión con estas galgas tiene un elemento de detección de la presión consistente en una o varias galgas extensométricas metálicas, que se adhieren con un adhesivo, o galgas de película fina, que se aplican a través de la pulverización catódica. El elemento de medición puede ser una membrana o para los cuerpos de medición con galgas de lámina metálica se puede usar un elemento de tipo tubular que se caracteriza por su alta rigidez y la capacidad de medir presiones muy elevadas de hasta 15, 000 bar.
• Ópticos: Emplean cambios físicos en una fibra óptica para medir la deformación originada por la aplicación de presión, esta tecnología se conoce por ser utilizada en aplicaciones exigentes, en donde el punto de medición está muy alejado y la temperatura es extremadamente alta. 
• Potenciométricos: Manejan el desplazamiento de un contacto móvil a lo largo de un mecanismo resistivo con el fin de detectar la deformación originada por la aplicación de presión.

¿Cómo medir los sensores de presión?

Conforme a lo que has aprendido en este artículo, seguramente ya sabes que tipo de presión necesitas medir y con qué tecnología, de ahí podrás elegir el sensor de presión que más se ajuste a tus requerimientos de acuerdo al proceso industrial. Considera las siguientes recomendaciones.

• En primera instancia, es importante seleccionar un sensor cuyo rango de medición corresponda al rango de presión que se desea medir, considerando las condiciones normales y las posibles variaciones de presión.
• Toma en cuenta la temperatura de funcionamiento pues la mayoría de los sensores tienen un funcionamiento de -25 °C a 100 °C. Si necesitas algo superior por ende tendrás que seleccionar sensores creados para soportar temperaturas más altas.
• La señal de salida debe corresponder con el bucle de medición o de regulación.

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