Comprendiendo los transductores de baja presión: Función, diseño y aplicaciones

Un transductor de presión es un dispositivo de medición que convierte una presión aplicada en una señal eléctrica. Generalmente, un transductor de presión consta de dos partes, un material elástico que se deforma bajo la aplicación de presión y una parte eléctrica que detecta esta deformación.

Cómo funcionan los transductores de baja presión

Dependiendo del rango de presiones a medir, el material elástico recibe diferentes formas y tamaños, como tubo de Bourdon, pistón, diafragma y fuelles. El más común entre ellos es el diafragma.
Tres tipos diferentes de dispositivos eléctricos pueden unirse a este material elástico para hacer transductores de presión. Estos incluyen tipos resistivos, capacitivos e inductivos.

• Los transductores de presión resistivos usan extensómetros, que están unidos al material deformable. Cualquier cambio en la deformación causa un cambio en la resistencia eléctrica de cada extensómetro, que puede medirse mediante un puente de Wheatstone.
• En los transductores de presión de tipo capacitivo, el cambio de presión se mide como cambio de capacitancia entre dos placas capacitivas. Una placa unida al lado deformable del material elástico mientras que la otra está unida a la superficie no presurizada.
• En un transductor de presión inductivo, la deformación del material elástico se usa para proporcionar movimiento lineal de un núcleo ferromagnético. Este movimiento lineal variará la corriente alterna inducida.

Medición de baja presión

Entre los diferentes transductores de presión discutidos, el manómetro de Bourdon, el manómetro de diafragma piezoresistivo y el manómetro de diafragma capacitivo son adecuados para medir presiones de vacío bajas. El manómetro de Bourdon puede medir aproximadamente en el rango de 0-1000 mbar, mientras que los manómetros de diafragma pueden medir en el rango de 0,1-1000 mbar.
Para presiones muy bajas, hay otros tipos de transductores disponibles, basados en otros principios. Estos incluyen medidor Pirani, termopar y medidor de ionización.
Las dos primeras técnicas se basan en la velocidad a la que se pierde calor de un filamento calentado colocado en el entorno de baja presión. Esta pérdida de calor depende del número de moléculas de gas por unidad de volumen.

• Medidor Pirani – Este medidor calcula la temperatura del filamento midiendo la resistencia del filamento. La medición de resistencia se mide con la ayuda de un circuito de puente de Wheatstone. La relación entre la resistencia y la presión aplicada es altamente no lineal.
• Termopar – En este tipo de transductor de presión, un termopar se une al filamento calentado para medir su temperatura. Para la temperatura de referencia en el termopar, se usa la temperatura ambiente. La salida de voltaje del termopar varía no linealmente con la presión del gas.
• Medidor de ionización – Es muy útil para medir presiones muy pequeñas en el rango de 10^-3 atm a 10^-13 atm. Aquí, el gas, cuya presión se va a medir, se ioniza con la ayuda de un filamento calentado. La corriente se mide entre dos electrodos en la región ionizada, lo que depende de la presión del gas, porque el número de iones por unidad de volumen depende de la presión del gas.

La relación corriente versus presión es lineal

La medición de baja presión se usa en aplicaciones tales como:

• En campos médicos: nebulizadores, espirómetros, etc.
• En industrias: control HVAC, presión estática de conductos, etc.

El creciente interés en el mercado aborda el material dentro de los transductores de presión:

• El mercurio está contenido en algunos para conducir la detección de la presión a la salida eléctrica. En muchos estados, el mercurio es una sustancia prohibida, aunque no se aplica o en algunos casos, se permite en equipos existentes que pueden usar mercurio pero se prohíbe en nuevos productos.
• La segunda sustancia es NaK (sodio-potasio) que se usa en lugar de mercurio en el transductor. NaK lanzará una chispa si se expone al aire (oxígeno). En entornos donde la inflamabilidad es alta, esto es un peligro.
• Hay un nuevo producto en el mercado ahora que tiene un diafragma mucho más grueso (alargando la vida) y viene con una garantía más larga que otros productos. No tiene relleno y hace su trabajo por electrónica.

Es nuestro sentido que la presión del mercado eventualmente hará que tanto el mercurio como el NaK sean inaceptables entre los clientes de aquellos que fabrican productos con equipos que utilizan estos sensores.

Llámenos al 800-844-8405 para más información sobre transductores de presión.