Por J. Antonio Artiles
CEO Rosetta Technology Solutions SL

La presión es una magnitud física escalar, representada con el símbolo P, que designa una proyección de fuerza ejercida de manera perpendicular sobre una superficie, por unidad de superficie. Se mide en el Sistema Internacional (SI) en pascales (Pa), equivalentes cada uno a un newton (N) de fuerza actuando sobre un metro cuadrado (m2) de superficie. En el sistema inglés, en cambio, se suele utilizar la unidad de medida (psi), que se refiere a pound (libra) per square inch (por pulgada cuadrada).

Los transmisores de presión son instrumentos que permiten medir la presión (relativa, absoluta o diferencial) de fluidos y gases en todo tipo de procesos y aplicaciones industriales, convirtiendo una magnitud física (presión) en una señal eléctrica directamente proporcional a la misma.

Asimismo, los transmisores de presión son de gran ayuda para la medida densidad, caudal y nivel, valores que son especialmente importantes en el ámbito industrial.

A pesar de ser llamados en muchas ocasiones, y de manera indistinta, transductores de presión, conviene matizar las diferencias que existen entre estos términos.

Un transductor de presión es un instrumento capaz de transformar la presión como magnitud puramente física en una señal eléctrica de bajo nivel, habitualmente mV, mΩ, pC etc., (dependiendo de la tecnología incorporada), habitualmente transmisible solo a cortas distancias y muy sensible al ruido eléctrico (interferencias electromagnéticas) del medio. También existen transductores de presión mecánicos que transforman la presión en magnitudes mecánicas, como desplazamiento lineal, rotación etc., aunque no serán tratados en esta ocasión.

El transmisor de presión, sin embargo, es un instrumento que incorpora, además del transductor, una electrónica de acondicionamiento y amplificación de la señal en mV, mΩ, pC etc., convirtiéndola en una señal analógica, típicamente 4-20 mA, 0-5 V, 1-5 V, 0-10 V etc., que puede ser transmitida a gran distancia dentro del lazo de medida o control (a veces centenares de metros) sin perder calidad y ofreciendo una alta inmunidad a las interferencias de los campos electromagnéticos encontrados habitualmente en los entornos industriales debido a la presencia de motores eléctricos, electroválvulas, transformadores, interruptores, compresores etc.

Como nota aclaratoria conviene mencionar que en el mundo de la instrumentación así como en mucha literatura y artículos técnicos, a los instrumentos de medida de presión con salida en voltaje (Vdc) se les suelen llamar transductores de presión, dejando la denominación de transmisores de presión únicamente a los instrumentos que ofrecen salida en corriente 4-20 mA. En cualquier caso, no es nuestro objetivo hacer una defensa de una terminología u otra en este escrito, sino la de ofrecer información útil, que permita al lector conocer denominaciones típicas y tener un mejor conocimiento básico de estos instrumentos.

De esta manera, un transmisor de presión está compuesto por:

- Módulo sensor o transductor de presión: Es el elemento encargado de convertir la presión en una magnitud eléctrica medible. Normalmente el módulo sensor de presión es una unidad sellada que incorpora una conexión a proceso, habitualmente en forma de rosca, aunque existen otros tipos, una membrana de separación con el fluido y un elemento sensor que detecta la deformación de dicha membrana y la convierte en una magnitud eléctrica (mV, mΩ, pC etc.)

En el módulo sensor o transductor de presión se utilizan diversas tecnologías para convertir la presión en una señal eléctrica, siendo las más utilizadas las tecnologías piezoresistiva, extensométrica, inductiva, capacitiva, piezoeléctrica y potenciométrica.

Tanto el diafragma como la rosca están en contacto con el fluido, por lo que los materiales de su construcción deben responder a las exigencias del proceso. En máquinas y procesos industriales los materiales más comunes son el acero inoxidable, Hastelloy, Inconel, Titanio y la cerámica, entre otros muchos, que se seleccionan cuidadosamente dependiendo de la compatibilidad con el tipo de fluido.

Es importante señalar que, por su simplicidad y bajo coste, el módulo sensor como elemento de medida es utilizado, sin más, en innumerables aplicaciones industriales con bajas exigencias metrológicas, para su integración en máquinas y procesos.

Así mismo, estos módulos sensores, unidos a cierta electrónica de linealización y compensación térmica, encapsulados en cuerpos debidamente protegidos y con una conexión eléctrica adecuada, son extensamente utilizados bajo el nombre de transductores de presión. Si bien ofrecen las desventajas mencionadas anteriormente referente a la debilidad de la señal (mV) y baja inmunidad al ruido eléctrico, a lo que hay que añadir que su salida es dependiente del nivel de la alimentación (mV/V), la necesidad de acondicionadores de señal externos de mayor complejidad y coste, con fuentes de alimentación reguladas, ofrecen prestaciones interesantes para algunas aplicaciones, pues al no contar con electrónica de amplificación tienen una mayor respuesta en frecuencia y capacidad para soportar mayores temperaturas, además de un menor tamaño y coste.

- Electrónica de acondicionamiento o amplificador de señal: Esta parte del transmisor es la encargada de amplificar y convertir la señal recibida del módulo sensor en una señal analógica (4-20 mA, 0-5 V, 1-5 V, 0-10 V etc.), que es luego transmitida al sistema de control, tarjeta de adquisición de datos (SCADA), PLC u otros elementos de medida y/o control.

En este proceso de acondicionamiento se suelen incorporar procesos de compensación pasiva o activa de los efectos de la temperatura (compensación térmica), linealización de la señal, ajuste del rango etc. La electrónica de acondicionamiento también debe garantizar la inmunidad electromagnética del transmisor completo y puede añadir distintos grados de protección y certificación ATEX para su posible utilización en atmósferas explosivas 

- Conexión eléctrica: Es el elemento que permite la unión del transmisor de presión al cable que conduce la señal analógica al sistema de adquisición de datos, PLC u otro elemento de medida y/o control. El conector eléctrico es definido en dependencia de las necesidades y exigencias de la aplicación y existen innumerables opciones disponibles por la mayoría de fabricantes.

Por último, comentaremos algunas consideraciones generales a la hora de configurar y elegir un transductor o transmisor de presión:

a) Rango de presión a medir
b) Tipo de presión: Relativa, absoluta, diferencial……..
c) Fluido y su temperatura. Definición de materiales y rango de compensación térmica
d) Temperatura ambiente
e) Requerimientos de precisión y estabilidad a largo plazo
f) Respuesta en frecuencia requerida. Proceso estático, dinámico….
g) Posible presencia de vibraciones
h) Posible presencia de sobrepresiones puntuales, golpes de ariete etc.
i) Tipo de señal eléctrica de salida requerida
j) Requerimiento de posibles ajustes de rango
k) Tipo de conexión a proceso
l) Tipo de conexión eléctrica
m) Grado de protección IP
n) Posibles certificaciones requeridas (ATEX, FM, DNV…..) 

Estos son solo los parámetros o factores más importantes a considerar, aunque no los únicos. La selección de estos instrumentos de medida, aunque pueda presuponerse sencilla, es una labor compleja y determinante en el resultado que obtendremos en nuestro proceso de medida y/o control.

Un profundo conocimiento de esta tecnología y un elevado nivel de asesoría son fundamentales a la hora de elegir el mejor transmisor o transductor de presión. Y eso es precisamente lo que ofrecemos desde Rosetta Technology. 

Si necesita que le asesoremos y ofrezcamos la mejor solución de medida de presión para sus necesidades específicas, llámenos o contactenos x email. ¡Estaremos encantados de ayudarle!