1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE MONAGAS
ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADA
INGENIERÍA DE SISTEMAS
MATURÍN / MONAGAS / VENEZUELA
Sensores de Presión
Seminario: Instrumentación y Control Industrial
Profesor:
Ing. Edgar Goncalves
Bachilleres:
Rosangela Luiggi.
C.I.: 20.202.507
Yaneth Maurera.
C.I.: 20.160.305
Maturín, febrero de 2016.
Equipo: Dcs
2. ÍNDICE
ÍNDICE..................................................................................................................................2
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................3
MARCO TEÓRICO.............................................................................................................4
Definición de Presión ..................................................................................................4
Sensor. ..........................................................................................................................4
Sensores de Presión.....................................................................................................4
Clases de presión que miden los instrumentos .........................................................4
Tipos de sensores de presión ......................................................................................5
Pasos para elegir correctamente un sensor...............................................................7
Aplicaciones típicas de transmisores de presión.......................................................7
La monitorización de proceso...................................................................................7
Regulación de la presión ...........................................................................................8
Regulación de la presión constante ..........................................................................8
Regulación de la presión variable ............................................................................8
DISCUSIÓN ..........................................................................................................................9
CONCLUSIÓN ...................................................................................................................11
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS..............................................................................12
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INTRODUCCIÓN
Uno de los aspectos de mayor importancia en el área de Automatización Industrial es
el tema de los Sensores, los cuales juegan un rol primordial en el sistema Productivo.
El ser humano realiza actividades similares, sensamos, el ser humano puede sensar
utilizando sus cinco sentidos, como; mirar, oír, oler, probar y puede tocar y esto le sirve
para enviar información al cerebro que es el sistema pensante. En los procesos industriales
los sensores equivalen a tus ojos, tu boca, tu nariz, tu lengua y estos sirven para
proporcionar información al dispositivo de control que puede ser un microprocesador el
cual va a hacer las funciones del cerebro.
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,
llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. En esta
ocasión estaremos haciendo mención sobre los sensores de presión y sus aplicaciones.
La presión es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección
perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una
determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de Unidades la
presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal que es equivalente a una
fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema
Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada que es equivalente a una fuerza
total de una libra actuando en una pulgada cuadrada. Esta puede ser medida de forma
automatizada por medio de sensores.
Los sensores de presión son elementos que transforman la magnitud física de presión
o fuerza por unidad de superficie en otra magnitud eléctrica que será la que emplearemos
en los equipos de automatización o adquisición estándar. Los rangos de medida son muy
amplios, desde unas milésimas de bar hasta los miles de bar. Para cubrir los diferentes
rangos de medida, precisión y protección, disponemos de una gran variedad de
transductores de presión, fabricados con diferentes tecnologías, que permiten cubrir todas
sus necesidades.
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MARCO TEÓRICO.
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)
Sensor.
Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos
externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes
Estos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas
Sensores de Presión
Los sensores de presión de presión son elementos que transforman la magnitud
física de presión o fuerza por unidad de superficie en otra magnitud eléctrica que son los
que se emplean en los equipos de automatización o adquisición estándar. Los rangos de
medida son muy amplios, desde unas milésimas de bar hasta los miles de bar.
Clases de presión que miden los instrumentos
Presión absoluta: presión medida por encima del cero absoluto.
Presión positiva: presión medida por encima de la presión barométrica diaria.
Presión negativa o de vacío: presión medida por debajo de la presión barométrica
diaria.
Presión diferencial: presión medida superior o inferior a cualquier presión de
referencia deseada.
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Tipos de sensores de presión
Sensores Mecánicos.
- Manómetro.
Un manómetro es un aparato que sirve para medir la presión de fluidos contenidos en
recipientes cerrados. Existen, básicamente, dos tipos: los de líquidos y los de gases. La
presión manométrica se expresa ya sea por encima, o bien por debajo de la presión
atmosférica. Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosférica se
llaman manómetros de vacío.
- Barómetro.
El barómetro es básicamente un manómetro diseñado para medir la presión del aire.
También es conocido como tubo de Torricelli. El nombre barómetro fue usado por primero
vez por Boyle.
- Manómetros de tipo U
Es el instrumento de medición de presión más antiguo, y de los más exactos en los
rango de alcance 500[Pa] a 200[kPa]. La selección de la configuración de la columna y del
fluido manométrico permite la medición de todos los tipos de presión.
Sensores elásticos
- Tubo de bourdon.
Tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo.
Al aumentar la presión en el interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es
transmitido a la aguja indicadora, por medio de un sistema de piñón y cremallera. Material
del tubo: acero inoxidable, aleación de cobre o aleaciones especiales.
- Diafragma
El diafragma es una fina lámina de metal generalmente circular soportada por sus
bordes y que se deforma por la aplicación de presión. Puede ser una chapa lisa pero lo más
común es que sea corrugada. La deformación que sufre la lámina es función de la presión
ejercida.
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- Fuelle.
El sensor puede ser de acero inoxidable, latón o bronce fosforoso. Al aumentar la
presión, el fuelle se expande, y al disminuir la presión se contrae. La cantidad de expansión
o contracción es proporcional a la presión ejercida. Un sensor similar al Fuelle es el
diafragma.
Hay que señalar que los elementos del Fuelle se caracterizan por su larga duración,
demostrada en ensayos en los que han soportado sin deformación alguna millones de ciclos
de flexión, el fuelle es tratado térmicamente para mantener fija su constante de fuerza por
unidad de compresión. Se emplean para pequeñas presiones.
Sensores electromecánicos.
Película delgada (thin film).
Los sensores de película delgada se fabrican con una base de alta precisión en acero
inoxidable o materiales especiales como Elgiloy. Con un procedimiento especial que consta
de varias etapas, el circuito eléctrico (Puente de Wheatstone) se establece en la superficie
de la membrana. Los sensores de película delgada tienen un amplio campo de aplicación
debido a su diseño compacto y su construcción como una celda en seco. Estos sensores son
los preferidos para presiones medias y altas.
Película gruesa (Thick Film)
Los sensores cerámicos de película gruesa son una variante económica debido a la
impresión o del circuito y debido a los materiales. Esta construcción y los materiales
utilizados sólo admiten un campo de aplicaciones limitado, resistencias, conectores de
membrana, cuerpo cerámico Antoni Ciurans / Presión electrónica.
Este tipo de sensor es utilizado en un campo de aplicaciones limitado. Está orientado
al mercado OEM y normalmente se fabrica para grandes cantidades.
Sensor Piezoresistivo
El Efecto Piezoresistivo en la pastilla de silicio produce el cambio de la resistencia
en el puente de Wheatstone. Esta señal se utiliza posteriormente como base para la
medición de la presión. La presión dentro de la cápsula se transmite a través de la
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membrana con un líquido de transmisión especial. Cabezal T08 Pastilla silicio Cables de
enlace membrana (piezo chip) Antoni Ciurans / Presión electrónica.
Los sensores Piezoresistivos son los únicos en la gama de productos WIKA que
pueden ser utilizados para la medición de presiones relativas y absolutas. En un
procedimiento de varias etapas la base metálica se conecta con los diferentes componentes
del sensor. La cápsula resultante se rellena con un líquido de transmisión. p piezo-chip
anillo intermedio cabezal T08 cuerpo para minimizar el volumen membrana Fluido interno
de transmisión Medida de presión relativa p0 pabs Medida de presión absoluta Antoni
Ciurans / Presión electrónica.
Pasos para elegir correctamente un sensor
Elegir el principio físico más apropiado.
Determinar el margen de medición necesario.
Comprobar el posible cambio de las magnitudes medidas.
Definir el grado de resolución de la señal medida.
Determinar el valor mínimo que deberá medirse.
Definir el margen de error admisible.
Determinar los medios necesarios para la amplificación y evaluación
de la señal de medición.
Evaluar la seguridad del funcionamiento, la fiabilidad, la duración y
el costo de mantenimiento.
Considerar el costo del sensor
Aplicaciones típicas de transmisores de presión
La monitorización de proceso
En este caso el instrumento debe emitir una señal si la presión actual traspasa un
rango de presión crítico. Para esta función se utilizan los presostatos. Un transmisor de
presión permite el control continuo de la presión de trabajo. Un ejemplo es la detección de
fugas en sistemas de presión. Si la fuga provoca una reducción de la presión por debajo de
un valor ajustado (punto de ruptura), el presostatos eléctrico o el transmisor de presión
emiten una señal para su detección. Para la óptima prevención se requiere una precisión de
medida elevada para asegurar la detección a tiempo.
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Regulación de la presión
En el ámbito de la regulación de la presión hay que distinguir entre una presión
constante o una presión variable.
Regulación de la presión constante
La presión constante es necesaria para el óptimo transporte de un fluido mediante
bombas. Un transmisor de presión capta el valor real y lo transmite al regulador que
comprueba la desviación al valor nominal. El controlador de la bomba adapta su operativa
en función de dicha desviación para acercar el valor real al valor nominal. Este sistema
permite una operativa con la máxima eficacia energética ya que la potencia se adapta
permanentemente a la demanda real.
Regulación de la presión variable
La presión variable puede regularse y documentarse mediante un instrumento y un
controlador electrónico. Un ejemplo típico es la autofrettage, por ejemplo de tubería, que
consiste en una sobrecarga de un factor múltiple de la presión admisible. Este sobrecarga
provoca una plastificación parcial y por lo tanto una compresión especificada del material
de conducción que permite una mayor resistencia a picos de presión.
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DISCUSIÓN
La presión es una fuerza que ejerce sobre un área determinada, y se mide en unidades
de fuerzas por unidades de área. Esta fuerza se puede aplicar a un punto en una superficie o
distribuirse sobre esta. Cada vez que se ejerce se produce una deflexión, una distorsión o un
cambio de volumen o dimensión.
Los principios que se aplican a la medición de presión se utilizan también en la
determinación de temperaturas, flujos y niveles de líquidos. Por lo tanto, es muy importante
conocer los principios generales de operación, los tipos de instrumentos, los principios de
instalación, la forma en que se deben mantener los instrumentos, para obtener el mejor
funcionamiento posible, cómo se debe usar para controlar un sistema o una operación y la
manera como se calibran.
Para medir la presión se utilizan sensores que están dotados de un elemento sensible a
la presión y que emiten una señal eléctrica al variar la presión o que provocan operaciones
de conmutación si esta supera un determinado valor límite.
Para la propuesta de creación de un sistema de supervisión y control automatizado de
un biogestor de residuo vegetal o animal para generación de energía a unidades agrícolas
se propone un sistema de control que mediante con la cual se puedan monitorear cada una
de las variables como son la temperatura, presión, nivel y pH.
El sistema a diseñar debe permitir la recolección periódica, procesamiento y
monitoreo de la información del proceso, generación de reportes, alarmas, lo que permitirá
llevar un control de lo que sucede dentro del tanque, para constatar que las condiciones
sean las requeridas, es decir que la descomposición de los residuos se dé correctamente,
esto mediante, sensores instalados dentro del mismo.
La presión del gas dentro del recipiente debe ser controlado a través del sensor de
presión, que envíe información al sistema controlando la válvula de salida de gas, para que
así dentro del tanque Biodigestores se realice una regulación de gas de acuerdo a las
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necesidades requeridas. El control de la presión dentro del tanque evitara el exceso de gases
dentro del mismo para asi evitar fallos en los procesos de la planta biogestora.
Cabe señalar que aún no se ha identificado cual será el que usaremos, pero este debe
tener ciertas condiciones, debe servir ara medidas de presión grande, debe poder ser usado
en tanques serrados, ya que es de vital importancia que el tanque biodigestor esté
totalmente sellado para evitar la entrada de oxígeno, lo que afecta la producción de gases,
pues este ocasiona la muerte a las bacterias que producen la fermentación de los residuos
utilizados
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CONCLUSIÓN
Un sensor es un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del
exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de
cuantificar y manipular.
Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de
componentes y la utilización de componentes activos. En los sensores electrónicos en
general, la presión actúa sobre una membrana elástica, midiéndose la flexión. Para
detectarla pueden aprovecharse diversos principios físicos, tales como inductivos,
capacitivos, piezorresistivos, ópticos, monolíticos (con módulos electrónicos
extremadamente pequeños, totalmente unidos) u óhmicos (mediante cintas
extensométricas).
Los sensores de presión están basados en tecnología piezorresistivos, combinada con
microcontroladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y
capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos
productos incluyen instrumentos para aviación, laboratorios, controles de quemadores y
calderas, comprobación de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenado,
la extracción de agua potable en pozos o plantas desaladoras, instalaciones de refrigeración,
máquinas herramienta, etc.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Transductores de Presion. [Documento en línea]. https://instrumentacionunefm.files.
wordpress.com/2012/05/sensores-de-presion.pdf [Consulta: 2016, Febrero 7].
Sensores de presión. [Documento en línea]. http://sensoresdepresion.blogspot.com/
[Consulta: 2016, Febrero 7].
Sensores de Presión [Documento en línea http://es.slideshare.net/yanri94/sensores-de-
presin [Consulta: 2016, Febrero 7].
Que es un Sensor. [Documento en línea]. http://www.profesormolina.com.ar/tecnolog
ia/sens_transduct/que_es.htm [Consulta: 2016, Febrero 7].
Aplicaciones Tipicas [Documento en línea]. http://www.bloginstrumentacion.com/blo
g/2011/02/21/aplicaciones-tipicas-de-transmisores-de-presion/ [Consulta: 2016, Febrero 7].
