TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN 

INSTRUMENTOS MECANICOS

Los instrumentos mecánicos utilizados para medir presión cuyas características se resumen en la tabla 2, resumen en la tabla 2, pueden clasificarse en: pueden clasificarse en: 

COLUMNAS DE LÍQUIDO: 

• Manómetro de Presión Absoluta. 
• Manómetro de Tubo en U. 
• Manómetro de Pozo.
• Manómetro de Tubo Inclinado.
• Manómetro Tipo Campana.

INSTRUMENTOS ELÁSTICOS:

• Tubos Bourdon. 
• Fuelles. 
• Diafragmas.

INSTRUMENTOS ELECTROMECÁNICOS ELECTROMECÁNICOS Y ELECTRÓNICOS

Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en: 

• Medidores de Esfuerzo (Strain Gages) 
• Transductores de Presión Resistivos 
• Transductores de Presión Capacitivos 
• Transductores de Presión Magnéticos 
• Transductores de Presión Piezoeléctricos

Los medidores de presión son instrumentos de precisión fabricados para medir la pr ión fabricados para medir la presión sanguínea, la presión de líquidos y gases en tuberías o tanques de almacenamiento y la presión presión atmosférica, atmosférica, a grandes grandes rasgos, rasgos, teniendo teniendo para cada uso diversos diversos equipos equipos disponibles de acuerdo a las necesidades. Dependiendo de las aplicaciones de los medidores de presión, son las unidades disponibles para sus resultados, además de que algunos reciben nombres diferentes dependiendo también del tipo de presión que van a dependiendo también del tipo de presión que van a medir.

Tubos Bourdon

Este medidor de presión tiene una amplia variedad de aplicaciones para realizar mediciones de presión estática; es barato, consistente y se fabrica en diámetros de 2 pulgadas (50 mm) en c pulgadas (50 mm) en caratula y tienen una exac aratula y tienen una exactitud de hasta 0.1% de la titud de hasta 0.1% de la lectura a escala lectura a escala plena; con frec plena; con frecuencia se emp uencia se emplea en el labora lea en el laboratorio como un patrón torio como un patrón secundario de p secundario de presión. resión. 

Un manómetro con tubo bourbon en los que la sección transversal del tubo es elíptico o rectangular y en forma de C. rectangular y en forma de C. Cuando se aplica presi Cuando se aplica presión interna al tubo, este se r ón interna al tubo, este se reflexiona eflexiona elástica y proporcionalmente a la presión y esa deformación se transmite a ormación se transmite a la cremallera la cremallera y de esta al piñón que hace girar a la aguja indicadora a través de su eje. Las escalas, exactitudes y modelos difieren de acuerdo con el diseño y aplicación, con lo que se busca un ajuste que de linealidad optima un ajuste que de linealidad optima e histéresis mín e histéresis mínima.

El tubo de Bourdon es un elemento sensible al elástico que utiliza el cambio de flexión o la deformación por torsión del tubo para medir la presión, también conocido como tubo de resorte. Un extremo del tubo de Bourdon es fijo y un extremo es móvil, y su forma de sección transversal es ovalada o plana. La sección no circular del tubo se expande gradualmente en forma circular bajo la acción de su presión interna, y en este momento, el extremo móvil produce un desplazamiento en cierta relación con la presión. El extremo móvil impulsa el puntero para indicar el tamaño de la presión. El tubo Bourdon más utilizado es el tipo C, además del tipo espiral, el tipo de combinación C, el tipo de torsión y otros tipos. El material del tubo Bourdon es una aleación a base de cobre o hierro. En comparación con otros elementos sensibles a la presión, tiene menor sensibilidad y se usa a menudo para medir presiones más grandes, y a menudo se usa en combinación con otros elementos elásticos.

Cómo funcionan los tubos de Bourdon

La deformación elástica del tubo de Bourdon convierte la deformación elástica del tubo de Bourdon en un movimiento rotatorio a través del mecanismo de conversión del movimiento en el reloj, lo que hace que el puntero se desvíe para mostrar la presión en el reloj. manómetro.

El desplazamiento final del tubo de Bourdon se puede mostrar directamente mediante un dispositivo de medición de desplazamiento. Por ejemplo, el indicador del extremo que impulsa el potenciómetro, el núcleo de hierro móvil del transformador diferencial, etc. puede mostrar directamente el desplazamiento. Las personas pueden mejorar el rendimiento del sensor y regulador del tubo de Bourdon seleccionando materiales, pero el diseño del tamaño del tubo de Bourdon solo puede aproximarse por experiencia en el pasado. El tubo de Bourdon de sección elíptica o sección redonda plana se deforma cuando se somete a la presión p, lo que reduce la relación entre la longitud y el radio corto de la sección transversal del tubo a / b, y aumenta el radio de curvatura del tubo de Bourdon, por lo que el extremo libre del tubo está desplazado.

MANÓMETRO DE PRESIÓN ABSOLUTA

La medición de presión absoluta es el método empleado habitualmente para medir la presión en un sistema cerrado, por ejemplo, al purgar una instalación con una bomba de vacío o al evacuar instalaciones de refrigeración o bombas de calor.

Los manómetros de presión absoluta tienen una cámara de vacío interna que se utiliza como referencia para hacer mediciones de presión. Los medidores de presión absoluta con membrana tienen un panel firme pero flexible que separa la cámara del medio y la cámara de vacío. La presión ambiental local en la cámara del medio hace que la membrana se deforme en la cámara de vacío. La magnitud de la deformación se convierte en un valor de presión. Este valor se indica en la esfera.

Junto con la temperatura y la humedad, la presión es uno de los parámetros físicos más importantes y que se mide con mayor frecuencia. La medición de la presión absoluta es indispensable en multitud de tareas relacionadas con la tecnología de calefacción, las instalaciones sanitarias, la climatización de espacios y edificios, así como la tecnología de procesos. Tanto si busca un manómetro de presión absoluta puro o combinado con otros parámetros relevantes, en Testo encontrará el manómetro ideal para cada aplicación:

1. Supervisión de la calidad del aire interior:

La presión absoluta es solo uno de los muchos parámetros de medición que permiten supervisar de forma fiable la calidad del aire interior. Se recomienda utilizar instrumentos de medición que combinen todas las mediciones importantes en un único instrumento, por ejemplo:

• medidores para climatización;
• medidores multifuncionales;
• registradores de datos WiFi;
• sondas de nivel de confort para la medición del grado de turbulencia.

2. Búsqueda de fugas en instalaciones de climatización y refrigeración:

Cuando se sospecha la existencia de una fuga, se puede utilizar un detector de fugas para localizar la fuga de manera rápida y segura. Así podrá restablecer rápidamente la potencia frigorífica y evitar daños en la instalación.

3. Evacuación de sistemas de refrigeración y bombas de calor:

Cuando, durante la evacuación de una instalación, se extraen gases de trabajo, humedad y aceite, será necesario controlar la presión absoluta.

¿Cuáles son las ventajas de medir la presión absoluta respecto a la relativa?

Dado que todas las instalaciones de una refinería o fábrica comparten la misma altitud y presión atmosférica, la medición de la presión relativa es lo suficientemente precisa para la mayoría de los procesos. Sin embargo, en situaciones específicas se requiere una presión absoluta, que es independiente de las fluctuaciones de la presión atmosférica. Los manómetros y transmisores de presión absoluta se encuentran en numerosas aplicaciones, incluyendo altímetros para la aviación, monitores de presión de vapor líquido, procesos de destilación, sistemas de calefacción, ventilación y climatización y fabricación de semiconductores. Durante el almacenamiento y transporte de los peligrosos gases arsina y fosfina, utilizados en el proceso de fabricación de semiconductores, la presión debe monitorizarse cuidadosamente. Debido a las fluctuaciones atmosféricas, es importante que al monitorizar gases peligrosos, se utilice un punto de referencia que no cambie.

MANÓMETRO DE TUBO ABIERTO

Un aparato muy común para medir la presión manométrica es el manómetro de tubo abierto. El manómetro consiste en un tubo en forma de U que contiene un líquido, que generalmente es mercurio. Cuando ambos extremos del tubo están abiertos, el mercurio busca su propio nivel ya qu busca su propio nivel ya que se ejerce una atmósfe e se ejerce una atmósfera de presión sobre cada uno ra de presión sobre cada uno de ellos. de ellos. Cuando uno de los extremos se conecta a una cámara presurizada, el mercurio se eleva hasta que la presiones se igualan.

La diferencia entre los dos niveles de mercurio es una medida de presión manométrica: la diferencia entre la presión absoluta en la cámara y la presión atmosférica en el extremo abierto. El manómetro se usa con tanta frecuencia en situaciones de laboratorio que la presión presión atmosférica atmosférica y otras presiones presiones se expresan expresan a menudo en centímetros de mercurio o pulgadas de mercurio.

Teoría 

El manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de presión entre el fluido y la presión local. En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o gas perpendicularmente a dicha superficie. 

La presión suele medirse en atmosferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presión se expresa también en newton por metro cuadrado, un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmosfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de Hg.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que sumar esta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. Cuando se obtiene una medida negativa es debida a un vacío parcial. 

El manómetro en forma de U tiene dos ramas una conectada y otra abierta, el nivel de líquido aumentará en la rama de menor presión y disminuirá en la otra. En ambos lados hay una escala graduada para facilitar la medida. Como se ve en la imagen, la P1 sería la ejercida por un gas sobre esa columna de líquido porque estaría conectada, en la parte derecha P1 estaría únicamente en contacto de forma abierta con la presión atmosférica, la diferencia Ah entre las dos columnas es lo que hay que sumar a la presión atmosférica para calcular la presión que se está ejerciendo sobre la columna de la izquierda. 

Las unidades a tener en cuenta en este manómetro es la columna de agua. Un metro de columna de agua es una unidad de presión que equivale a la presión ejercida por una columna de agua pura sobre la gravedad terrestre. Su símbolo es mca y es un múltiplo del milímetro de columna de agua mmca que es el que se utiliza en este caso. Las principales equivalencias son:

• 1mca=100cmca=1000mmca 
• 1mca=9896,65 Pa 
• 1 atm= 10,33 mca

Procedimiento: 

1. Poner una cantidad de agua en el tubo del manómetro enrasado a un valor determinado para a partir de este medir la presión 
2. Poner en P1 el gas a una determinada presión, bomba de vació o lo que se quiera medir, la parte P2 estará abierta y será la presión atmosférica. 
3. Sumar la diferencia de la columna a la presión atmosférica teniendo en cuenta las unidades 
4. Cambiar a las distintas unidades de presión que se estudien.

Manómetro de Pozo

Este es una modificación del manómetro de tubo en U en donde uno de los tubos tiene una sección transversal de mayor área que la otra. (ver figura P10)

Un manómetro de tipo pozo es similar al manómetro de tubo en U, pero tiene algunas diferencias importantes. En el extremo cerrado del manómetro hay un gran pozo del que el líquido sube y baja de acuerdo con la presión. Esta configuración es favorable ya que no requiere que el observador haga un cálculo mirando a ambos lados del tubo, como es necesario hacer en un manómetro de tubo en U. Esto lo hace mucho más sencillo de usar.

Manómetro de Tubo Inclinado

Este es una variación del manómetro de pozo en donde el vaso alargado se inclina con el fin de darle mayor precisión al instrumento (figura P11). Ya que, para un mismo desplazamiento vertical del fluido, el desplazamiento del tubo inclinado será mayor.

El manómetro de tubo inclinado modelo  está diseñado especialmente para aplicaciones en la ingeniería de ventilación y climatización. El instrumento de medición permite una clara visualización de los valores de medida. El manómetro de tubo inclinado  está equipado con un depósito de reserva para absorber la expansión de volumen causada por un excesivo calentamiento del medio. (p. ej., en caso de irradiación solar)

Manómetro Tipo Campana

Este instrumento utiliza el líquido solamente como elemento de sello, mientras que la medida de presión se realiza por un balance de fuerzas entre la presión ejercida por el proceso por el área sobre la cual actúa, la presión de referencia por la misma área y otra fuerza que limita el movimiento como por ejemplo un resorte u otra campana (figura P13). Este instrumento consta de un tanque en donde se coloca un fluido de sello en el cual se sumerge un vaso o campana en forma invertida dentro del cual actuará la presión del proceso. Al aumentar la presión dentro del vaso este tratará de elevarse por efecto de la fuerza que esta ejerce. Un resorte ubicado en la parte exterior del vaso producirá una fuerza opuesta proporcional al desplazamiento producido en el vaso. Una vez que las dos fuerzas en contraposición se encuentren en equilibrio, la posición de una aguja conectada físicamente al vaso indicará el valor de la presión.

La ecuación que rige el funcionamiento de este sistema es:

Se pueden adicionalmente hacer otros arreglos con este tipo de medidor, por ejemplo un medidor de dos campanas para presión diferencial como se muestra en la figura P14.

En este caso la ecuación que rige el sistema es:

BARÓMETROS 

La presión, por definición, es la La presión, por definición, es la fuerza aplicada p fuerza aplicada por unidad de superficie, dando cab or unidad de superficie, dando cabida a una gran gama de acciones y eventos donde se ejerce y es necesario el uso e medidores de presión para evaluar su magnitud. 

Los medidores de presión más conocidos son los barómetros, ya que son u metros, ya que son utilizados para tilizados para medir la presión atmosférica como un indicador de los cambios climáticos en cualquier región. Lo que realmente hacen estos barómetros es medir cual es medir cual es la presión ejercida por la presión ejercida por el peso de la atmosfera por unidad de superficie, dependiendo del sistema de medición que se utilice. Las diferentes dimensiones utilizadas para la presión atmosférica comprenden los kilogramos por centímetro cuadrado, libras por pulgada cuadrada, milímetros de mercurio y milímetros de mercurio y atmósferas, entre otros.

BARÓMETRO DE MERCURIO

Un barómetro de mercurio ordinario está formado por un tubo de vidrio de un tubo de vidrio de unos 850 mm unos 850 mm de altura, cerrado por el extr de altura, cerrado por el extremo superior y abiert emo superior y abierto por el inferior. Cuando el t o por el inferior. Cuando el tubo se llena ubo se llena de mercurio y se coloca el extremo abierto en un recipiente lleno del mismo líquido, el deja un vacío casi perfecto en la parte superior de nivel del tubo cae hasta una altura de unos 760 m nivel del tubo cae hasta una altura de unos 760 mm por encima del nivel del recipiente y l tubo. Las variaciones de la presión por encima del nivel del recipiente y atmosférica hacen que el líquido del tubo suba o baje ligeramente; al nivel del mar no suele caer por debajo de los 737 mm ni suele caer por debajo de los 737 mm ni subir más de subir más de 775 mm. Cuando el nivel de mercurio 775 mm. Cuando el nivel de mercurio se lee con una escala graduada denominada nonius y se efectúan las correcciones oportunas según la altitud y la latitud (debido al cambio de la gravedad efectiva), la temperatura (debido a la dilatación o contracción del mercurio) y el diámetro del tubo (por los efectos de capilaridad), la lectura de un barómetro de mercurio puede tener una precisión de h precisión de hasta 0,1 milímetros.

BARÓMETRO ANEROIDE 

Un barómetro más cómodo (y casi tan preciso) es el llamado barómetro aneroide, en el que la presión atmosférica deforma la pared elástica de un cilindro en el que a de un cilindro en el que se ha hecho se ha hecho un vacío parcial, lo que a su vez mueve una aguja. A menudo se emplean como altímetros (instrumentos para medir la altitud) barómetros aneroides de características adecuadas, ya que la presión disminuye rápidamente al aumentar la altitud. Para predecir el tiempo es imprescindible averiguar el tamaño, forma y movimiento de las masas de aire continentales; esto puede lograrse realizando observaciones barométricas simultáneas en una serie de puntos distintos. El barómetro es la base de todos los pronósticos meteorológicos.

MEDIDOR DE PRESIÓN CON MUELLE TUBULAR

La indicación con un medidor de presión con muelle tubular se efectúa mediante la flexión de un muelle, provocada por el aumento de presión. El trayecto del terminal del muelle tubular es  proporcional a la presión. El movimiento de este terminal se transmite a un mecanismo para mover una aguja de indicación. El rango de indicación se sitúa entre 0 … 0,6 y 0 … 7.000 bar con exactitudes entre 0,1 y 4,0%.

MEDIDOR DE PRESIÓN CON MEMBRANA

La flexión de la membrana, provocada por su exposición a la presión del medio, es proporcional al valor de la presión. La membrana se sujeta entre dos bridas. El rango de presión se sitúa entre 0 … 16 mbar y 0 … 40 bar con exactitudes entre 0,6 y 2.5.

MEDIDOR DE PRESIÓN CON CÁPSULA 

Las cápsulas consisten en dos membranas selladas en el borde a prueba de presión. La indicación de presión se realiza mediante la expansión de la cápsula, provocada por el aumento de la presión. 

El rango de medidores de presión con cápsula se sitúa entre 0 … und 2,5 mbar y 0 … 0,6 bar con exactitudes entre 0,1 y 2,5.

EL FUELLE

Este elemento consiste en un tubo de material flexible con uno de sus extremos empotrado y conectado al proceso al cual se le quiere medir la presión; y el otro cerrado y libre de moverse. Para producir flexibilidad del tubo se hacen corrugaciones o convoluciones circulares sobre las paredes del tubo, de tal forma que este trabaje como un resorte helicoidal (ver figura P31 y P32).

Para aumentar el rango de presión o la vida útil del fuelle se acostumbra acoplarlo a un resorte interno o externo. Estos elementos se usan principalmente para medir bajas presiones.

Diseño de fuelles

Los fuelles se diseñan haciendo un equilibrio de fuerzas sobre la pared o cara móvil del mismo.

Para un fuelle sin resorte (figura P33) tendremos:

DIAFRAGMA

El manómetro de diafragma consta de un aislador de diafragma y un manómetro de uso general. Es adecuado para medir la presión del medio con fuerte corrosión, alta temperatura, alta viscosidad, fácil cristalización, fácil solidificación y materia flotante sólida, y debe evitarse la medición directa del medio. Ingrese al manómetro de uso general y evite la acumulación de sedimentos y ocasiones fáciles de trazar. Los manómetros de diafragma se utilizan principalmente para la presión del medio fluido de flujo en el proceso de producción de las industrias petroquímica, alcalina, de fibra química, teñido, farmacéutica, alimentaria y láctea.

Principio de funcionamiento del manómetro de diafragma

El manómetro de diafragma está compuesto por un aislador de diafragma y un manómetro de uso general. El diafragma sella el diafragma. Cuando la presión P del medio medido actúa sobre el diafragma, se deforma, comprime el fluido de trabajo que se llena en el sistema y hace que el fluido de trabajo forme un △ P equivalente a P, con la ayuda del trabajo. La conducción del líquido hace que el extremo libre del elemento elástico (tubo de resorte) en el manómetro produzca una deformación elástica y un desplazamiento correspondientes, y luego muestre el valor de presión medido de acuerdo con el principio de funcionamiento del manómetro correspondiente.

Las características de temperatura del manómetro de diafragma: Dado que el sistema de manómetro de diafragma se llena con el líquido de sellado como medio para transmitir la presión, la temperatura y el coeficiente de expansión del líquido de sellado hacen que el manómetro aumente con la temperatura de la presión. recibir parte. La cantidad de influencia de la temperatura está relacionada con el coeficiente de expansión del cuerpo de sellado, la rigidez del diafragma y la temperatura bajo presión, especialmente para instrumentos de presión con un rango bajo. En general, el error de temperatura de la parte receptora de presión se especifica en no más de 0.1% / grado, por lo que la influencia de la temperatura total del manómetro del diafragma es generalmente la suma de la influencia de la temperatura del instrumento de uso general y la influencia de la temperatura. de la parte de presión del dispositivo de diafragma.

Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)

El Strain Gage es usado mayormente para las mediciones de fuerza, torsión y presión, estos dispositivos miden una extensión positiva o negativa transformando así un comportamiento mecánico en una señal eléctrica usando como principio eléctrico el puente de wheatstone. La galga extensiométrica arroja una lectura directa de la deformación longitudinal del material que se está estudiando.

Para unir la galga con el fin de analizar las deformaciones del objeto, utilizamos un adhesivo (cianoaclirato), además hacemos uso de soldadura blanda para las conexiones y la adquisición de data la realizamos con tecnología National Instruments cuyas tarjetas nos permiten medir hasta en 64 puntos en tiempo real.

Strain(tensión) es la cantidad de deformación de un cuerpo debido a una fuerza aplicada. Más específicamente, la tensión (ε) se define como el cambio fraccionario en longitud, según lo demostrado en el Figura 1.1. abajo.

Mientras que hay varios métodos de medir la tensión, el más común es con un strain gage, un dispositivo que su resistencia eléctrica varíe en proporción con la cantidad de tensión aplicada en el dispositivo. La galga más extensamente usada es la galga de tensión metálica consolidada. 

El strain gage metálico consiste en un fino alambre o, más comúnmente, hoja metálica dispuesta en un patrón de rejilla. El patrón de rejilla maximiza la cantidad de alambre metálico u hoja conforme a la tensión en la dirección paralela (cuadro 2). El área representativa de la rejilla se reduce al mínimo para reducir el efecto de la tensión del esquileo y de la tensión de Poisson. La rejilla se enlaza a un forro fino, llamado el portador, que se une directamente al espécimen de la prueba. Por lo tanto, la tensión experimentada por el espécimen de la prueba se transfiere directamente a la galga de tensión, que responde con un cambio lineal en resistencia eléctrica. Las galgas de tensión están disponibles comercialmente con valores nominales de la resistencia desde 30 hasta 3000Ω, siendo 120, 350, y 1000Ω los valores más comunes en el mercado.

Transductores de Presión Resistivos

Son los sensores de presión más sencillos del grupo, su principio se basa en cambiar el valor de resistencia del transductor por efectos de los cambios de la variable física presión.

Principio basado en ley de Ohm

La medida con sensores de presión resistivos se basa en la variación de la resistencia que es inducida por la deformación en función de la presión, esto quiere decir que una atracción del conductor aumenta la longitud y reduce la superficie de sección, lo que ocasiona un aumento de la resistencia eléctrica, puesto que la resistencia específica se mantiene constante. Para que este principio de funcionamiento sea posible, se emplea un cuerpo base que tiene una deformación en forma controlada según se someta a la presión, y por lo regular consta de una membrana más fina en una de sus partes. En los sensores de presión el valor de la deformación es medida con conductores eléctricos metálicos tipo meandro, que funcionan como cinta extensométrica, generalmente cuatro ubicados en el área de dilatación y en la de recalcado.

Por otro lado, los sensores de presión piezoresistivos de un transmisor de presión operan por un principio similar al de sensores resistivos, pero se diferencian por el uso de semiconductores como cintas extensométricas que presentan una variación en la resistencia específica por la deformación. En estos, la resistencia eléctrica varía de manera proporcional con la resistencia específica y las cintas metálicas se pueden colocar en cualquier material y las semiconductoras se incorporan como microestructuras en la membrana.

Formas de obtener cambios de resistencia cuando cambia la presión

1) Por cambios geométricos del sensor transductor (Longitud ó área).

2) Por cambios de la resistividad ( σ ), debido a pequeños cambios de temperatura al medir las variaciones de presión.

CELDAS VARIANDO ÁREA (A): Este principio dio origen, al teléfono, porque al variar la presión por la voz, hace variar la intensidad de la corriente, sin embargo, no podía dejar de tener problemas, se puede hacer referencia a esto por el efecto de Histéresis y la exagerada sensibilidad a las vibraciones, donde ambas se resolvieron posteriormente modificando la estructura del transductor, ejemplo figura P34.

Transductores de Presión Capacitivos

Utilizan una cavidad para la presión y un diafragma para crear un condensador variable. Cuando se aplica presión, la membrana se deforma y en consecuencia la capacidad varía.

Este cambio de capacidad puede medirse eléctricamente y luego relacionarse con la variación de la presión. Estos sensores están limitados a presiones bajas de alrededor de 40 bar.

El transductor capacitivo es un mecanismo de medición electromecánico, el cual se encarga de captar las señales de la distancia y presión que ejerce una placa sobre otra. Este se encarga de crear un pequeño campo electromagnético entre las placas, captando cada estímulo que se manifieste entre las placas en señales a través de pequeñas cargas eléctricas.

El fluido transmite la presión soportada por las membranas al diafragma, el cual se desplaza hacia un lado o hacia otro proporcionalmente a la presión diferencial lo cual provoca que varíe la constante dieléctrica entre las placas del condensador (figura P45), produciéndose así la señal de interés. No obstante su mayor desventaja es su gran sensibilidad a los cambios de temperatura, pero debido a su gran versatilidad y costo, la ha convertido en uno de los dispositivos más usados hoy en día.

Donde:

C = Capacidad
VAB = Voltaje entre placas del capacitor [Volt]
E = Campo eléctrico debido al voltaje VAB [Volt /m]
Qc = Carga eléctrica [Coulumbios]
L = Longitud de separación entre las placas del capacitor [m]
εo = Constante de permitividad en el vacío (8,854187e-12) [F/m]
A = Área de placas, A ó B [m2]

Transductores de Presión Magnéticos

Los transductores magnéticos utilizan unas bobinas con un núcleo magnético móvil conectado a un sensor de presión, con lo cual al producirse el movimiento del núcleo magnético cambian las características magnéticas del circuito eléctrico. Existen principalmente dos tipos:

Transductor magnético de inductancia variable

Al movilizar un núcleo móvil dentro de una bobina y al producirse desplazamientos longitudinales por los cambios de presión en el sistema, estos hacen que la tensión inducida en el arrollamiento secundario varié, generando una corriente, proporcional a la fuerza aplicada a dicho sistema, que luego es convertida en una señal de ingeniería (presión) para obtener la relación proporcional entre esa corriente y la variable de salida (figura P42). La precisión para estos instrumentos es del orden de 1%.

Transductor magnético por reluctancia variable

Ocurre de manera muy similar al sistema anterior, pero con la diferencia que en este la inducción esta en función de la distancia física entre el cuerpo móvil y el arrollado secundario, no siendo éste último constante (figura P43).

Características:

• Rango (correspondiente a la unidad elástica utilizada)
• Exactitud (± 0,5 a ± 2) %
• No necesita unidad de amplificación de señal

Transductores de Presión Piezoeléctricos

Este tipo de transductor genera una tensión eléctrica, por presión sobre un cristal piezoeléctrico, que es proporcional a la aceleración. Un acelerómetro piezoeléctrico puede captar con gran precisión señales entre 1 Hz y 15.000 Hz. Estos dispositivos son muy apropiados para tomar datos de vibración a alta frecuencia, donde aparecen grandes esfuerzos con desplazamientos relativamente pequeños. Algunos transductores especiales pueden medir frecuencias mucho más bajas y también mucho más altas. La recogida de datos de vibración a altas frecuencias se encuentra condicionado por el medio de fijación del transductor a la máquina.

Existen diferentes tipos de transductores de fuerza (también se les denomina sensores de fuerza). Los modelos que se utilizan con mayor frecuencia utilizan tecnología de galgas extensométricas; ya hemos hablado con anterioridad de cómo funcionan aquí. Este artículo habla sobre otra tecnología que se emplea para medir fuerzas: los transductores de fuerza piezoeléctricos. Su autor es Thomas Kleckers, director de producto a cargo de transductores de fuerza en HBM e ingeniero físico. No es de extrañar que le guste especialmente el principio de funcionamiento del transductor piezoeléctrico. En sus propias palabras: "El principio es sencillo y las posibilidades, infinitas".

Propiedades de los sensores piezoeléctricos

Una característica especial de los transductores de fuerza piezoeléctricos es que cubren intervalos de medición muy amplios. Dicho de otro modo, el mismo sensor se puede utilizar para medir fuerzas muy pequeñas y muy grandes. Por lo tanto, los transductores de fuerza piezoeléctricos son muy flexibles y se encuentran disponibles en un tamaño miniaturizado de tan solo unos milímetros de espesor. Su elevada rigidez hace que la deformación que sufren cuando se someten a un esfuerzo sea insignificante. En consecuencia, el sensor tiene una influencia excepcionalmente baja sobre la estructura en la que está integrado.

Por otro lado, los transductores son propensos a la deriva: "La carga siempre encuentra el modo de compensarse", señala Thomas Kleckers. Por este motivo, la diferencia en la carga necesaria para la medición no se puede mantener de manera indefinida. Se puede presuponer que se producirá una deriva de 10 N/min como máximo. Una vez que la cadena de medición se “aclimata”, esta cifra se reduce notablemente durante el servicio. Sin embargo, esta deriva es la misma sea cual sea la magnitud de la fuerza medida. Por tanto, la deriva tiene mayores repercusiones cuando se miden fuerzas pequeñas durante un periodo prolongado que cuando se miden grandes fuerzas o se emplean tiempos de medición cortos.

Efecto de la deriva con fuerzas pequeñas y grandes: Cuando se miden 5000 N, se puede emplear un tiempo de medición más prolongado; con fuerzas más pequeñas, el efecto de la deriva es considerable. Por este motivo es preciso restablecer el valor cero en los transductores de fuerza piezoeléctricos con regularidad. También se pueden utilizar filtros de paso alto adaptados para suprimir la deriva.