¿Qué es un Sensor de Presión?
Los sensores de presión son dispositivos diseñados para medir la presión de un gas o líquido.
La sección de medición del sensor convierte los cambios en la presión en una señal eléctrica que puede ser registrada y analizada. Uno de los tipos más comunes de sensores de presión es el manómetro, que utiliza diferentes métodos para realizar las mediciones.
Para los sensores de presión de tipo manómetro se utilizan galgas semiconductoras, galgas extensométricas y finas películas metálicas. Algunos tipos pueden ajustarse a la presión atmosférica, a la presión absoluta o a una norma arbitraria para la presión en el momento de la medición.
Usos de los Sensores de Presión
Los sensores de presión encuentran aplicación en una amplia variedad de industrias y procesos para medir la presión en tuberías y equipos. La selección adecuada de un sensor de presión depende del rango de presión requerido, el tipo de gas o líquido a medir, la temperatura de operación y la durabilidad necesaria.
A continuación se presentan algunas de las aplicaciones comunes de los sensores de presión:
- Medición de la presión de líquidos en equipos de llenado de líquidos
- Medición de la presión de líquidos y gases que fluyen por tuberías en plantas
- Medición de la presión para el control de la presión en equipos que utilizan sustancias altamente reactivas a la presión
- Aplicación a esteras de sensores de presión
- Aplicaciones en automoción, maquinaria industrial, aeroespacial, medicina, etc.
Principio de los Sensores de Presión
Los sensores de presión tipo manómetro miden la presión detectando la deformación de un diafragma. Estos sensores utilizan diferentes métodos de detección, como galgas semiconductores, galgas extensométricas y películas delgadas de metal.
Se colocan cuatro resistencias calibradoras en la superficie del diafragma, y cuando éste se deforma por la presión, cambia el valor de la resistencia eléctrica. Las 4 resistencias de calibre se ensamblan en un circuito de puente para emitir el cambio de resistencia como un voltaje.
1. Sensores de Presión tipo Manómetro de Semiconductor
Los sensores de presión tipo manómetro de semiconductor utilizan un semiconductor en sí como diafragma y miden la presión utilizando el efecto piezoeléctrico, que es la propiedad de un semiconductor que cambia su resistencia eléctrica cuando se somete a presión. El cambio de resistencia en respuesta a la presión es mucho mayor que en otros métodos, y los sensores de presión de semiconductores se caracterizan por la alta durabilidad del dispositivo, ya que se puede fabricar un diafragma robusto.
2. Sensores de Presión de tipo Extensómetro
En los sensores de presión tipo galga extensométrica, se fija una galga extensométrica a la parte posterior del diafragma, y se mide el cambio en la resistencia de la galga. La galga extensométrica es un dispositivo que mide la deformación utilizando la propiedad de un metal de que la resistencia eléctrica cambia cuando se deforma.
3. Sensores de Presión Metálicos de Película Fina
Los sensores de presión de película fina metálica miden la presión formando una película fina metálica sobre un diafragma y midiendo el cambio en la resistencia eléctrica de la película fina metálica deformada debido a la presión. Son muy sensibles al tipo de galga extensométrica y pueden utilizarse a altas temperaturas.
4. Sensores de Presión Distintos de los de Tipo Manómetro
Además de los sensores de presión tipo manómetro, existen otros tipos de sensores de presión, como los sensores de presión de tipo capacitancia, fibra óptica y vibración.
Los sensores de presión de tipo capacitancia detectan la variación en la capacitancia entre un electrodo fijo y un electrodo de diafragma. La deformación del diafragma en respuesta a los cambios de presión se traduce en un cambio en la capacitancia, el cual se convierte en una medida de presión. Este tipo de sensor es adecuado para medir la presión de diversos tipos de gases o mezclas de gases.
En los sensores de presión de fibra óptica, se utiliza un principio basado en la deformación de una rejilla de difracción en la punta de la fibra óptica cuando se aplica presión al diafragma. Se mide el cambio en la longitud de onda de la luz reflejada, lo que permite medir la presión en situaciones de altas temperaturas y alta precisión. Estos sensores se utilizan para medir la presión de resinas fundidas y la presión sanguínea interna del cuerpo.
Por último, los sensores de presión de tipo vibración emplean un transductor ubicado en un chip de diafragma de silicio. La deformación del diafragma debido a la presión ocasiona un cambio en la frecuencia natural del transductor, el cual se detecta y se convierte en una medida de presión. Estos sensores se caracterizan por su alta precisión, sensibilidad y resolución.
Cada tipo de sensor de presión mencionado tiene aplicaciones específicas en las que se destacan por sus propiedades y características particulares.
Ejemplos de Aplicación de los Sensores de Presión
1. Sensores de Presión Mat
Un ejemplo de aplicación de sensores de presión es un tapete de sensores de presión. La alfombrilla de sensores de presión suele tener la forma de una alfombrilla fina y está pensada para colocarse en el suelo, etc.
Algunos ejemplos de aplicación de las alfombrillas de sensores de presión son la detección de la entrada en una sala de alta seguridad o la entrada en una zona peligrosa en una fábrica. Si un intruso pisa la alfombrilla con sensores de presión, éstos pueden hacer sonar un zumbador o encender una lámpara en función de la información que detecten.
Además, instalando alfombras con sensores de presión en las habitaciones de las instalaciones o en la entrada de las viviendas, es posible saber cuándo va a salir una persona con demencia.
2. Sensores de Presión para Automóviles
Los sensores de presión para automóviles se utilizan como sensores para medir con precisión la presión de líquidos y gases con el fin de mejorar la eficiencia del combustible y otros factores. Dado que los sensores de presión utilizados en los automóviles son compactos, muy precisos y se utilizan en entornos de funcionamiento difíciles, los sensores de presión manométricos semiconductores que utilizan piezorresistencias se utilizan ampliamente.
Los sensores de presión para automóviles deben funcionar de forma fiable y precisa a largo plazo en temperaturas de funcionamiento que oscilan entre -30 °C y 150 °C, e incluso superan los 300 °C en función del lugar de uso. Además, dado que los motores diesel deben comprimir una mezcla de combustible y aire a presiones muy altas, los sensores de presión deben tener la capacidad de medir con precisión presiones de hasta 200 MPa.