Qué es Presión

¿Qué es Presión?

Presión es definida como fuerza por unidad de área que un fluido ejerce en sus inmediaciones. Puede medir esta fuerza al detectar la cantidad de deflexión en un diafragma situado en línea con el fluido. Determinada el área conocida del diafragma, la presión puede ser calculada. Los sensores de presión se venden con una escala que proporciona un método para convertir a unidades de ingeniería. La unidad SI para presión es el Pascal (N/m2), pero otras unidades comunes de presión incluyen psi, atmósfera, bar, pulgadas de mercurio, milímetros de mercurio y torr.

Métodos de Medidas de Presión

Existen tres métodos para medir presión: absoluta, manométrica y diferencial. La presión absoluta está relacionada con la presión en forma aislada, en tanto que las presiones manométrica y diferencial están relacionadas con otra presión como atmosférica ambiental o la presión en un contenedor adyacente.

Presión Absoluta Presión Manométrica Presión Diferencial

Figura 1. Diagramas de Sensor de Presión para Métodos de Medidas Diferenciales

Presión Absoluta

El método de medida absoluta es relativo a 0 Pa, la presión estática en forma aislada (mostrada como REF en la Figura 1). La presión medida ha sido puesta en práctica por la presión atmosférica además de la presión de interés. Por consiguiente, la medida de la presión absoluta incluye los efectos de la presión atmosférica. Este tipo de medida es ideal para presiones atmosféricas como aquellas usadas en altímetros o presiones al vacío.

Presión Manométrica

Los métodos de medida manométrica y diferencial están relacionados con otras presiones dinámicas. En el método manométrico, la referencia es la presión atmosférica ambiental. Esto significa que la referencia y la presión de interés son puestas en práctica por las presiones atmosféricas. Por consiguiente, la medida de la presión manométrica incluye los efectos de la presión atmosférica. Estos tipos de medidas son fáciles de identificar en ejemplos como medidas de presión de neumáticos y presión arterial.

Presión Diferencial

La presión diferencial es muy similar a la presión manométrica, sin embargo, la referencia es otro punto de presión en el sistema más que la presión ambiental. Puede usar este método para mantener una presión relativa entre dos contenedores como tanque de compresor y línea de transmisión asociada.

Tipos de Sensor de Presión

Existe una variedad de diseños de sensor de presión debido a las diferentes condiciones, rangos y materiales de medida usados en la construcción del sensor. Los tipos comunes de sensor de presión son sensores basados en puente, amplificados o piezoeléctricos. La presión es medida al convertir el fenómeno físico en una forma intermedia, como desplazamiento, el cual puede ser medido por un transductor.

Sensores Basados en Puente

Los transductores basados en puente Wheatstone o tensión son una manera común de medir desplazamiento. Los sensores que utilizan este tipo de diseño cumplen con una variedad de requerimientos como precisión, tamaño, costo y robustez. Los sensores de puente son usados para aplicaciones de alta y baja presión y pueden medir presión absoluta, manométrica y diferencial. Los sensores basados en puente usan una galga extensiométrica para detectar la deformidad de un diafragma sometido a la presión aplicada (ver Figura 2).

Figura 2. Corte Transversal de un Sensor Típico de Presión Basado en Puente [1]

Un cambio en presión provoca que el diafragma se deforme, correspondiente a un cambio de resistencia de la galga extensiométrica. Esto puede ser medido con un sistema DAQ condicionado. Las galgas extensiométricas de aluminio pueden estar unidas a un diafragma o unidas a un elemento que es conectado mecánicamente al diafragma. Las galgas extensiométricas de silicio también son usadas algunas veces. Al usar este método, los resistores son grabados en un sustrato basado e n silicio y el fluido de transmisión es usado para transmitir la presión desde el diafragma al sustrato.

Sensores de Presión Capacitivos

Figura 3. Transductor de Presión de Capacitancia

Un transductor de presión de capacitancia variable mide el cambio en capacitancia entre un diafragma de metal y una fuente de metal fija. La capacitancia entre dos fuentes de metal cambia si la distancia entre estas dos fuentes cambia debido a la presión aplicada.

Sensores de Presión Piezoeléctricos

Figura 4. Transductor de Presión de Piezoeléctrico

Los sensores piezoeléctricos dependen de cristales de cuarzo en lugar de un transductor de puente resistente. Los electrodos transfieren carga desde los cristales a un amplificador integrado en el sensor. Estos cristales generan una carga eléctrica cuando son sometidos a tensión. Los sensores de presión piezoeléctricos no requieren una fuente de excitación externa y son muy fuertes. Los sensores, sin embargo, no requieren circuito de amplificación de carga u son muy susceptibles al impacto y la vibración.

Sensores de Presión Amplificados

Los sensores que incluyen circuitos integrados, como amplificadores, son denominados sensores amplificados. Estos tipos de sensores pueden ser construidos usando transductores basados en puente, capacitivos o piezoeléctricos. En el caso de un sensor amplificado basado en puente, la unidad por sí misma brinda resistores de terminación y la amplificación necesaria para medir la presión directamente con un dispositivo DAQ. Aunque la excitación debe ser proporcionada, la precisión de la excitación es menos importante. El SCXI-1520 ofrece una solución diseñada para este tipo de sensor. Sin embargo, puede usar otro módulo de la Serie C y PXI para medir la salida del sensor amplificado al ser combinado con una fuente de alimentación para proporcionar excitación.

Sensores de Presión Ópticos

Las medidas de presión que utilizan detección óptica tienen varios beneficios

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