UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
Facultad de Ingeniería Química y Textil
SENSORES de
PRESION
Ing. JORGE COSCO GRIMANEY
Definición de Presión
La presión es una fuerza
por unidad de superficie y
puede
expresarse
en
unidades
tales
como
pascal, bar, atmósferas,
kilogramos por centímetro
cuadrado y psi. (libras por
pulgada cuadrada)
Tipos de Presión
Presión
absoluta
se mide con al cero absoluto de presión
Presión
atmosférica
es la presión ejercida por la atmósfera terrestre
medida mediante un barómetro
Presión
relativa
es la determinada por un elemento que mide la
diferencia entre la presión absoluta y la
atmosférica del lugar donde se efectúa la
medición
Presión
diferencial
es la diferencia entre dos presiones
Vacío
es la diferencia de presiones entre la presión
atmosférica existente y la presión absoluta, es
decir, es la presión ,medida por debajo de la
atmosférica
Sensor de Presión
Los sensores de presión responden a la presión de un
vacío perfecto (sensores de presión absoluta), a la
presión
atmosférica
(sensores
de
presión
manométrica), o a la presión de un segundo sistema
(sensores de presión diferencial), tal como la presión
dentro de un serpentín o filtro.
Los sensores de presión miden la presión de un gas o
líquido
La presión puede ser
generada por un
ventilador, una bomba
o condensador, una
caldera u otros
medios.
Tipos de Medidores de Presión
Mecánicos
Electromecánicos
Neumáticos
Electrónicos
Medidores
Mecánicos
Tipos de Medidores de Presión
Mecánicos
– Primario de Medida Directa
– Primarios Elásticos
Tipos de Medidores de Presión
Elementos primarios de medida
directa
que
miden
la
presión
comparándola con la ejercida por un
liquido de densidad y altura conocidas.
Ejemplos barómetro
cubeta, manómetro de
tubo en U, manómetro
de tubo inclinado,
manómetro de toro
pendular, manómetro
de campana
GAS
ℓ (mm Hg = Torr)
pamb
Elementos primarios elásticos que se
deforman por la presión interna del fluido que
contienen.
Ejemplos :
tubo de
Bourdon, el
elemento en
espiral, el
helicoidal, el
diafragma y el
fuelle
Elementos primarios elásticos
• El tubo de Bourdon es un tubo de sección elíptica
que forma un anillo casi completo, cerrado por un
extremo. Al aumentar la presión en le interior del tubo,
este tiende enderezarse y el movimiento es
transmitido a la aguja.
• El elemento espiral se forma arrollando el tubo
Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje
común, y el helicoidal arrollando mas de una espira en
forma de hélice.
MANÓMETROS
El manómetro es un aparato que sirve para medir la presión de
gases o líquidos contenidos en recipientes cerrados. Existen,
básicamente, dos tipos: los de líquidos y los metálicos.
Los manómetros de líquidos emplean, por lo general, como líquido
manométrico el mercurio, que llena parcialmente un tubo en
forma de U.
En los manómetros metálicos
la
presión
da
lugar
a
deformaciones en una cavidad
o tubo metálico, denominado
tubo de Bourdon en honor a
su inventor.
Estas
deformaciones
se
transmiten a través de un
sistema mecánico a una aguja
que marca directamente la
presión sobre una escala
graduada.
Elementos primarios elásticos
El diafragma consiste en una
o varias capsulas circulares
conectadas rígidamente entre
si por la soldadura, de forma
que al aplicar presión, cada
capsula se deforma y la suma
de
los
pequeños
desplazamientos
es
amplificada por un juego de
palancas.
Elementos primarios elásticos
El fuelle es parecido al
diafragma
compuesto,
pero de una sola pieza
flexible axialmente, y
puede
dilatarse
o
contraerse
con
un
desplazamiento
considerable.
Medidores
Electromecánicos
Tipos de Medidores de Presión
Electromecánicos
–Transmisores electrónicos de
equilibro de fuerza
–Resistivos
–Magnéticos
–Capacitivos
–Extensiométricos
–Piezoeléctricos
Transmisores electrónicos de
equilibrio de fuerzas
• Consiste en una barra rígida apoyada en un
punto sobre la que actúan dos fuerzas en
equilibrio. El desequilibrio entre estas dos
fuerzas da lugar a una variación de la posición
relativa de la barra
• Un oscilador genera una señal en base a la
posición de un sensor. La posición del sensor
determina la presión ejercida sobre la misma.
• Se puede encontrar tres tipos; El detector de
inductancia, El transformador diferencial, el
detector fotoelectrico
Detector de Inductancias
TRANSFORMADOR DIFERENCIAL
El transformador se cierra magnéticamente con la barra de
equilibrio de fuerzas
DETECTOR FOTOELECTRICO
Transductores Resistivos
• En este tipo de
Transductores
se
aprovecha un cambio
de resistencia (del
sensor o del circuito
en que esta) para
medir la presión del
sistema.
• Para esto el puente de
Wheastone es muy
utilizado.
Transductores Magnéticos
Existen dos
Magnéticos
tipos
de
Transductores
– Transductores de inductancia variable
– Transductores de reluctancia variable
Transductores de inductancia y
reluctancia variable
Inductancia Variable
Núcleo Magnético en un
Campo electromagnético
Reluctancia Variable
Núcleo Magnético en un
Campo Magnético
Transductores Capacitivos
• Se
basan
en
la
variación de capacidad
que se produce en un
condensador
al
desplazarse una de sus
placas por la aplicación
de presión. La placa
móvil tiene forma de
diafragma
y
se
encuentra situada entre
dos placas fijas.
• Pueden ser de dos
tipos:
– Capacidad fija
– Capacidad variable
Galgas Extensométricas
• Se basan en la variación de longitud y de
diámetro, por lo tanto de resistencia, que
tiene lugar cuando un hilo de resistencia
se encuentra sometido a una tensión
mecánica por la acción de una presión.
• Existen dos tipos de galgas cementadas y
sin cementar
• Las galgas forman parte de un puente
Wheastone.
Galgas Extensométricas
El intervalo de medida de estas galgas es de 0,6 a 10,000
Kg/ cm2
Su precisión es del orden de ± 5 %
Puente de Wheastone
Transductores Piezoeléctricos
Son materiales cristalinos que, al
deformarse físicamente por la acción
de una presión, general una señal
eléctrica.
Medidores
Neumáticos y
Electrónicos
Tipos de Medidores de Presión
Neumáticos y Electrónicos
Neumáticos
–Utilizan elementos mecánicos con
desplazamiento de gases
Electrónicos
–Mecánicos
–Medidor McLeod
–Térmicos
–Ionización
Medidores Neumáticos
Medidores Electrónicos de Vacío
Transductores Mecánicos de
Fuelle y Diafragma
Trabajan en forma diferencial entre la
presión atmosférica y la del proceso.
Pueden estar compensados con
relación a la presión atmosférica y
calibrados en unidades absolutas.
Medidor McLeod
Se utiliza como aparato de precisión en la
calibración de los restantes instrumentos.
Se basa en comprimir una muestra del
gas de gran volumen conocido a un
volumen mas pequeño y a mayor presión
mediante una columna de mercurio en un
tubo capilar.
Transductores Térmicos
• Se basan en el principio de la proporcionalidad
entre la energía disipada desde la superficie
caliente de un filamento calentado por una
corriente constante y la presión del gas
ambiente cuando el gas esa a bajas presiones
absolutas.
– Transductor térmico de termopar
– Transductor Pirani
– Transductor bi-metálico.
Transductor térmico de
termopar
• Contiene un filamento en V que lleva incorporado un
pequeño termopar. Al pasar una corriente constante a
través del filamento, su temperatura es inversamente
proporcional a la presión absoluta del gas.
Transductores Térmicos
Transductor Pirani
• Utiliza un circuito de
puente de Wheastone
que
compara
las
resistencias de dos
filamentos
de
tungsteno, uno sellado
en alto vacío en un
tubo y el otro en
contacto con el gas
medido y por lo tanto
pierde
calor
de
conducción.
Transductor Bimetálicos
• Utiliza una espiral
bimetalica calentada por
una fuente de tensión
estabilizada. Cualquier
cambio en la presión
produce una deflexión
de la espiral, que a su
vez esta acoplada a un
índice que señala la
escala el vacío.
Transductor de Ionización
• Se basan en la formación de los iones que
se producen en las colisiones que existan
entre moléculas y electrones. La velocidad
de formación de estos iones, es decir la
corriente iónica, varia directamente con la
presión.
– Transductor de filamento caliente
– Transductor de catado frío
Transductor de cátodo frío
• Se
basa
en
le
principio de la medida
de
una
corriente
iónica producida por
una descarga de alta
tensión.
• Los
electrones
desprendidos
del
cátodo toman un
movimiento en espiral
al irse moviendo a
través de un campo
magnético
en
su
camino
hacia
el
ánodo
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PRESION - Ing. Jorge Cosco Grimaney | Temas de Clases