Qué son y cómo funcionan los transmisores de presión

El valor eléctrico más frecuente en este tipo de equipos es de 4 a 20 mAmp, usando un cable de dos hilos como el que figura en la fotografía de la empresa Endress + Hauser.

Cómo funcionan los transmisores de presión

El principio fundamental es conseguir que el valor de presión manométrica de un sistema de aire comprimido sea convertido en un valor eléctrico que permita ser usado en cualquier equipo de control.

Para ello, los diferentes fabricantes han desarrollado equipos basados en los siguientes sistemas:

• Sensores resistivos

Estos sensores se basan en la medida de la variación de la resistencia inducida por la deformación en función de la presión. Para ello se utiliza una membrana que se puede deformar de manera controlada en función de la presión. Esta membrana incorpora unos conductores eléctricos que se deforman, al igual que la membrana que los soporta, generando un aumento o reducción de la resistencia, cuyo valor es medido usando un puente Wheatstone.

• Sensores piezoresistivos

El principio de la medida con sensores piezoresistivos es similar al de los sensores resistivos. La diferencia reside en la utilización de semiconductores como conductores en vez de metal y la deformación provoca en este caso una variación de la resistencia específica.

• Sensores capacitivos

Este principio está basado en la medición de la capacidad de un condensador que varía en función de la aproximación a la superficie activa. Para ello se utiliza una membrana con dos placas metálicas que constituyen el condensador. La deformación de la membrana, inducida por la presión, reduce la distancia entre las dos placas, aumentando la capacidad y manteniendo igual la superficie y la constante dieléctrica.

• Sensores piezoeléctricos

El principio de los sensores piezoeléctricos se basa en un efecto físico que sucede en unos pocos cristales no conductivos como el cuarzo. Cuando se comprime el cuarzo se produce una polarización eléctrica en superficies opuestas. La deslocalización de la estructura cristalina con carga eléctrica genera un momento dipolar que se refleja en una (aparente) carga de superficies. La intensidad de la carga es proporcional a la fuerza empleada por la presión y la polaridad depende de la dirección. La tensión eléctrica generada por la carga de la superficie puede captarse y amplificarse.

Para más información, consultar www.bloginstrumentacion.com. Artículo de WIKA sobre el funcionamiento de los cuatro sistemas indicados.

Tipos de transmisores

Básicamente existen dos tipos de transmisores:

• Transmisores de presión manométrica: Se utilizan para la lectura directa de la presión en una línea de aire comprimido o en algún punto de control de un compresor, secador, etc.

• Transmisores de presión diferencial: Se utilizan para medir la diferencia de presión que existe entre dos puntos. Lo más habitual es verlos instalados en los filtros de línea, filtros separadores de los compresores o en los secadores de adsorción.

Es habitual en determinados proyectos de ingeniería, que se solicite para los transmisores de presión que dispongan de un protocolo HART. El protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) es abierto y de uso común en los sistemas de control. Se emplea para la configuración remota y supervisión de datos en los instrumentos de campo.

Como curiosidad, comentar que este protocolo fue desarrollado por Rosemount Inc. en 1980. Posteriormente, en 1993 fueron liberados sus derechos, depositándolo en la Fundación de Comunicación Hart con la idea de poder ser usado de forma libre y gratuita por cualquier fabricante de instrumentos.

Con este protocolo, desde los sistemas de control distribuido, se puede acceder al instrumento de campo usando el lazo de corriente de 4 a 20 mAmp para modificar los datos de configuración y parámetros del instrumento.

Los transmisores de presión tienen diferentes formas y tamaños, según la aplicación para la que sean requeridos, como se puede ver en la siguiente fotografía de Rockwell Automation.

Estos transmisores se emplean para medir diferentes tipos de gases, incluso fluidos. Lógicamente, en el aire comprimido son requeridos para medir la presión de aire y para ello es importante considerar algunos valores a tener en cuenta cuando necesitemos seleccionar un instrumento de campo como éste:

• Tipo de transmisor. Presión manométrica o diferencial.
• Tipo de fluido a medir. Habitualmente aire comprimido.
• Rango de presión de trabajo.
• Temperatura del aire comprimido.
• Temperatura ambiente.
• Tipo de señal eléctrica de comunicación, 4 a 20 mAmp, 1 a 5 voltios, etc.
• Protección para intemperie. En algunos casos se requiere IP 65.
• Solicitar el protocolo Hart, solo si es requerido por el usuario.
• El transmisor se puede solicitar con pantalla de lectura local o simplemente como instrumento de medición sin lectura.
• Colector de descarga (manifold) si lo requiere la aplicación del usuario final.

Con esta información se podrá solicitar la oferta del instrumento adecuado a la aplicación requerida.