😃INDICADOR o SENSOR de PRESIONES con EXTENSÓMETRO y PRESIÓN de FLUIDOS

Fuerza

👊 La balanza de resorte es un ejemplo de sensor de fuerza; en ella se aplica una fuerza, un peso al platillo, y ésta provoca un desplazamiento, es decir, el resorte se estira. El desplazamiento es, entonces, una medida de la fuerza. Las fuerzas por lo general se miden con base en un desplazamiento. El siguiente método ilustra esto.

Indicador de presiones con extensómetro

👉 Una modalidad muy común de transductor para medir fuerza se basa en el uso de extensómetros de resistencia eléctrica para monitorear la deformación de cierto elemento cuando se estira, comprime o dobla por la aplicación de una fuerza.

👲 A este transductor se le conoce como indicador o sensor de presiones; en la figura siguiente 👇 se muestra un ejemplo. 

Indicador de presiones con extensómetros

💢 El indicador de presiones es un tubo cilíndrico en el que se colocan extensómetros. Al aplicar fuerzas para comprimir el cilindro, los extensómetros producen un cambio de resistencia, que es una medida de la deformación y, por lo tanto, de las fuerzas aplicadas. Dado que la temperatura también produce cambios en la resistencia, el circuito acondicionador de señal que se utilice deberá eliminar los efectos debidos a la temperatura. Por lo general, estos indicadores de presión se utilizan para fuerzas de hasta 10 MN, su error aproximado por no linealidad es +- 0.03% del intervalo completo, el error por histéresis es +- 0.02%  del intervalo y el error de repetibilidad +- 0.02% del intervalo. Los indicadores de presión con extensómetros o muelles que se basan en el doblamiento de un elemento metálico se deben usar para fuerzas menores, por ejemplo, para intervalos de 0 a 5 N y hasta 0 a 50 kN. Los errores más comunes se deben a un error por no linealidad de casi +-0.03% del intervalo completo, el error por histéresis de +- 0.02% del intervalo completo y el error de repetibilidad de +- 0.02% del intervalo completo.

Presión de fluidos

👹 En muchos dispositivos utilizados para monitorear la presión de fluidos de procesos industriales se monitorea la deformación elástica de diafragmas, cápsulas, fuelles y tubos. Los tipos de mediciones que se necesitan son: presión absoluta donde la presión se mide respecto a una presión cero, es decir, el vacío; presión diferencial donde se mide una diferencia de presiones, y presión manométrica, donde la presión se mide en relación con la presión barométrica.

En un diafragma (ver imagen siguiente 👇 ) hay una diferencia de presión entre ambas caras, por lo que el centro del diafragma se desplaza. 

Diafragmas: a) plano, b) corrugado

✌ Un diafragma corrugado ofrece mayor sensibilidad. El movimiento del diafragma se puede monitorear por un sensor de desplazamiento que puede ser un extensómetro o muelle, como muestra en esta otra figura 👇. 

Extensómetro de diafragma

👋 Es frecuente utilizar extensómetros de diseño especial, con cuatro extensómetros, dos para medir el esfuerzo en la dirección de la circunferencia y dos en dirección radial. Los cuatro extensómetros se

conectan de manera que formen los brazos de un puente de Wheatstone. Es posible adherir los extensómetros al diafragma, pero también existe la opción de hacer un diafragma de silicio en el que los extensómetros son áreas especiales con impurezas del diafragma. Tal arreglo se utiliza con

los sistemas electrónicos en autos para monitorear la presión (conducto de admisión).

✋ Otra forma de sensor de presión con diafragma de silicio es el que se usa en los sensores de presión Motorola MPA. El extensómetro se integra, junto con un circuito resistivo, en un solo chip de diafragma de silicio. Cuando una corriente pasa a través del extensómetro y se le aplica una presión en

ángulo recto, se produce un voltaje en dirección transversal. El sensor MPX cuenta con todo lo anterior, así como con circuitos para acondicionar la señal y para compensar la temperatura. El voltaje de salida es directamente proporcional a la presión. Existen sensores como el anterior para medir presión

absoluta (las terminaciones del sistema de numeración MX son A, AP, AS o ASX), presión diferencial (terminaciones D o DP) y presión manométrica (terminaciones GP, GVP, GS, GVS, GSV o GVSX). 

😃 Por ejemplo, la serie MPX2100 tiene un intervalo de presión de 100 kPa y con un voltaje de 16 V,

c.d., para las modalidades de presión absoluta y presión diferencial, da una salida de voltaje para un intervalo completo de 40 mV. El tiempo de respuesta, 10 a 90%, para un escalón de 0 a 100 kPa es alrededor de 1.0 m y la impedancia de salida del orden de 1.4 a 3.0 k ohmios. Los sensores de presión

absoluta tienen diversas aplicaciones como altímetros y barómetros; los sensores de presión diferencial para medir el flujo de aire, y los sensores de presión manométrica para medir la presión en motores y llantas.

👍 Las cápsulas (siguiente figura 👇 apartado a)) se pueden considerar como la combinación de dos diafragmas corrugados, que logran una sensibilidad aún mayor. 

a) Cápsula, b) fuelles

👉 Una pila de cápsulas forma un fuelle (imagen anterior apartado b)) aún más sensible. La siguiente figura 👇 muestra cómo los fuelles se combinan con un LVDT para obtener un sensor de presión que produce una salida eléctrica. 

LVDT con fuelles

👌 Los diafragmas, las cápsulas y los fuelles están hechos de acero inoxidable, bronce fosforado y níquel e incluso de hule y nylon. Con este tipo de sensores se pueden monitorear presiones en un intervalo de 10 elevado 3 a 10 elevado 8 Pa.

👊 Una forma diferente de deformación se obtiene usando un tubo con sección transversal elíptica (imagen siguiente apartado a)). 

Tubos sensores de presión

💥 Al aumentar la presión en el tubo su sección transversal se vuelve más circular. Si este tubo tiene forma de C (imagen anterior 👆 apartado b), que en general se conoce como tubo de Bourdon, la C se abre al aumentar la presión en el tubo. Si se utiliza la versión helicoidal de este tipo de tubo (imagen apartado c) se obtiene mayor sensibilidad. Los tubos son de acero inoxidable y bronce fosforado y se usan para intervalos de presión entre 10 elevado 3 y 10 elevado 8 Pa.

Escrito por Archie Tecnology