Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Ingeniería de Sistemas

Cursos Especiales de Grado

Área: Automatización y Control de Procesos Industriales

Instrumentación de Control Industrial

Maturín/Monagas/Venezuela

Unidad II

SENSORES DE PRESIÓN

Seminario: Instrumentación de Control Industrial

Equipo: ERP

Augusta J. López R. C.I.:19.853.249

Nicolás H. Mekari L. C.I.:20.915.259

Tutor: Ing. Edgar Goncalves

Maturín, Octubre 2014

CONTENIDOINTRODUCCIÓN.....................................................................................................1

MARCO TEÓRICO...................................................................................................2

Sensores en la Automatización de Procesos Industriales....................................2

Presión..................................................................................................................2

Sensores de Presión.............................................................................................2

Tipos de Presión a Medir......................................................................................3

Presión absoluta:...............................................................................................3

Presión negativa:...............................................................................................3

Presión Atmosférica:..........................................................................................3

Clasificación de los Sensores de Presión.............................................................3

Los sensores de presión industriales.................................................................3

Los sensores de presión para laboratorio y ensayos........................................3

Los sensores de presión miniatura....................................................................4

Los sensores para alta presión..........................................................................4

Los sensores de presión para alta temperatura:...............................................4

Los manómetros digitales..................................................................................5

Los sensores de presión sumergibles...............................................................5

Principales Fabricantes de los Sensores de Presión............................................5

Aplicaciones de los sensores de Presión..............................................................6

Pasos para elegir correctamente un sensor.........................................................6

DISCUSIÓN.............................................................................................................7

CONCLUSIONES.....................................................................................................9

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.......................................................................10

INTRODUCCIÓN

La tecnología de procesos a través del paso de los años va adquiriendo cada vez más importancia en la automatización en el ámbito industrial. Todo esto debido a que la vigilancia de los medios de proceso, ya sean los lubricantes refrigerantes, así como los aceites hidráulicos y el sistema neumático; tiene una gran influencia sobre la calidad de producción.

Es por esta razón que el uso de sensores de presión ha cobrado una gran importancia en dichos procesos, pues la empresa al usarlos se asegura de poseer una alta calidad constante de sus productos y servicios, puesto que el control de presión industrial ofrece condiciones de operación seguras para la industria.

Es importante resaltar que, los sensores de presión miden la presión hidráulica del accionamiento de un equipo en movimiento, permiten controlar la presión admisible y desconectar la máquina en cuestión de milisegundos en cuanto ésta salga del margen de presión definido. Puesto que la función principal de este tipo de sensores es que permiten medir la presión transformando esta magnitud física en una magnitud eléctrica de salida. Cabe destacar que un dispositivo conectado al sensor se encarga de calcular la presión e indicar el resultado en unidades de medida ya sean en bares, Pascales, o PSI.

Para conocer más a fondo sobre la finalidad de estos dispositivos a nivel industrial, se estarán abordando temas relevantes que van desde la definición de los sensores de presión, hasta sus aplicaciones y clasificación enmarcados en procesos de producción.

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MARCO TEÓRICO

Sensores en la Automatización de Procesos Industriales.Uno de los aspectos de mayor importancia en el área de Automatización Industrial es el tema de los Sensores, los cuales juegan un rol primordial en el sistema Productivo.

Según José I. Armesto Q. “No existe una única definición de sensor aceptada de manera universal.” Pero a su vez considera que puede definirse como: “todo dispositivo que tiene algún parámetro que es función del valor de una determinada variable física del medio en el cual está situado”.

Haciendo una analogía con referencia al ser humano; las personas son capaces de sensar utilizando sus cinco sentidos, como; mirar, oír, oler, probar y puede tocar y esto le sirve para enviar información al cerebro que es el sistema pensante.

En los procesos industriales los sensores equivalen a los ojos, la boca, la nariz, la lengua y estos sirven para proporcionar información al dispositivo de control que puede ser un microprocesador el cual va a hacer las funciones del cerebro.

En un sistema, el sensar se realiza mediante la utilización de elementos tales como: un micro Switch, un limit Switch o sensores que pueden ser del tipo óptico, de proximidad, de color o de cualquier otro tipo de acuerdo a la necesidad de sensado, para controlar el sistema puede utilizar de un nivel básico de elementos tales como: relevadores, temporizadores, contadores o más sofisticados como serían un PLC o Microprocesadores.

Presión.Es una fuerza, que actúa en una superficie. Junto con la temperatura, constituyen las variables que más frecuentemente se miden y controlan en los procesos industriales.

Sensores de Presión.Según SENSING los sensores de presión son “elementos que transforman

la magnitud física de presión o fuerza por unidad de superficie en otra magnitud eléctrica que será la que emplearemos en los equipos de automatización o adquisición estándar.

Los mismos son muy habituales en cualquier proceso industrial o sistema de ensayo. Su objetivo es transformar una magnitud física en una eléctrica, en este caso transforman una fuerza por unidad de superficie en un voltaje equivalente a esa presión ejercida.

Para cubrir los diferentes rangos de medida, precisión y protección, en el mercado existe una gran variedad de transductores de presión, fabricados con diferentes tecnologías, que permiten cubrir todas las necesidades industriales.

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Tipos de Presión a Medir.Los principios que se aplican a la medición de presión se utilizan también en la determinación de temperaturas, flujos y niveles de líquidos. Por lo tanto, es muy importante conocer los principios generales de operación, los tipos de instrumentos, los principios de instalación, la forma en que se deben mantener los instrumentos, para obtener el mejor funcionamiento posible, cómo se debe usar para controlar un sistema o una operación y la manera como se calibran.

Es importante tener en cuenta la presión que se mide, ya que pueden distinguirse los siguientes tipos:

Presión absoluta: Presión comparada con el valor cero del vacío absoluto (Pabs = 0)

Presión positiva: Presión en función de la presión atmosférica, considerándose esta como valor cero. Los detectores que miden esta presión se llaman sensores de presión relativa.

Presión negativa: Presión medida por debajo de la presión barométrica diaria

Presión Atmosférica: es aquella ejercida por la atmósfera terrestre. Varía ligeramente con las condiciones meteorológicas y decrece con la altitud.

El vacío: es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica y la presión absoluta, cuando esta es menor a la atmosférica.

Clasificación de los Sensores de PresiónLos sensores de presión industriales: son los más empleados para todo tipo de aplicaciones y sectores. Abarcan todos los rangos posibles, desde vacío a -1bar, hasta los varios miles de bar, para aplicaciones en industria pesada.

Combinan todo tipo de salidas analógicas y digitales, ya que en la industria en general se encuentra diferentes requerimientos de conexión, tanto eléctrica como mecánica. En función de las características elegidas se debe seleccionar un formato u otro. Entre esos se tiene:

Sensor de presión salida puente wheatstone AEP TP1: Transductor de presión formato pequeño con salida extensométrica tipo puente weatstone. Rosca hembra y salida cable. Linealidad 0.2%.

Transductor de presión amplificado con alta linealidad AEP TP12: Sensor para la medida de presión con una alta linealidad del 0.2%. Diferentes tipos de salida analógica, rosca y conexión.

Sensor de presión industrial compacto TECSIS: Transductores para la medida de presión en aplicaciones industriales, con formato compacto y diferente tipo de conector.

Los sensores de presión para laboratorio y ensayos: están pensados para aplicaciones donde los requisitos son muy concretos, principalmente con características de precisión, linealidad y compensación muy buenas. Entre esos se tienen:

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Sensor de presión para laboratorio AEP TP14: Transductor para medida de presión en laboratorio y ensayos con excelente linealidad del 0.1% y 0.05%. Diferentes tipos de salida analógica. Rangos desde 0.1bar.

Sensor de presión muy dinámico salida puente wheatstone: Transductor para medir presión en aplicaciones de laboratorio y ensayos con salida puente wheatstone no amplificada.

Transductor de presión para ensayos US10000: Transductor de presión con compensación digital en temperatura y bajo error en toda la banda. Salida analógica con diferentes tipos de conexión eléctrica y mecánica.

Los sensores de presión miniatura: son sensores de presión pequeños que gracias a su reducido tamaño son los más indicados en aplicaciones donde el tamaño es de vital importancia, principalmente se aplican en ensayos, para que sus dimensiones afecten lo mínimo posible en los resultados del ensayo.

Sensor de presión miniatura EPX muy dinámico: Transductor miniatura para medir variaciones de presión muy rápidas.

Transductor de presión pequeño EPRB para ensayos: Sensor para la medida de presión de reducido tamaño con salida amplificada y amplio rango de temperatura.

Sensor de presión miniatura EP para montaje superficial: Sensor básico miniatura para montaje superficial de muy reducidas dimensiones.

Los sensores para alta presión: están pensados para aplicaciones y sectores donde se alcanzan presiones muy altas, por ejemplo en obra civil, industria química, maquinaria pesada, etc. Se diferencian de los estándares industriales en que pueden llegar a medir hasta 15000bar, según la serie.

Sensor para medida de presión con rangos muy altos: Transductor especial para la medida de altas presiones de hasta 15000bar

Transductores de presión muy robustos P900: Sensores para medir presión en aplicaciones con picos altos de hasta 5 veces.

Los sensores de presión para alta temperatura: se pueden encontrar en diferentes formatos, series estándar industriales, series miniatura, series ATEX, etc.

Sensor de presión alta temperatura TP18:Sensor de presión para alta temperatura AEP TP18 con electrónica integrada. Rangos hasta 2500bar.

Transductor de presión alta temperatura TP8: Sensor de presión para alta temperatura AEP TP8 salida puente wheatstone. Rangos hasta 2500bar.

Sensor de presión para inyección de material a alta temperatura: Transductores para la medida de presión en aplicaciones de inyección de material a muy alta temperatura.

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Los manómetros digitales: son ideales para obtener una medida de presión rápida y precisa en un punto concreto de una instalación o ensayo. Tienen la particularidad de unir un sensor de presión y un visualizador LCD de bajo consumo. El resultado final es un elemento para la medida de presión con pantalla digital.

Manómetro digital con pantalla LCD formato cuadrado AEP. Sensor para medir presión con pantalla incorporada tipo LCD, alimentado a pilas.

Manómetro - termómetro digital con pantalla LCD AEP:Sensor de presión y temperatura de fluido en el mismo sensor, con pantalla LCD de bajo consumo.

Presostato digital programable TECSIS SC400 / SC410 / SC420: Sensor de presión con visualizador incorporado, que permite fijar puntos de consigna para el control de procesos.

Los sensores de presión sumergibles: también llamados limnímetros o piezómetros, son transductores de presión especialmente diseñados para trabajar sumergidos en líquidos como agua, aceite, cloros, etc. Miden la presión que tienen sobre sí mismos, por lo que indirectamente también se emplean para medir el nivel.

Piezómetro con salida analógica: Sensor de presión sumergible para la medida de presión y nivel en diferentes líquidos.

Transductor de presión sumergible: Transductor de presión sumergible de alta linealidad con salida amplificada y longitud de cable ajustable según la profundidad de la aplicación.

Principales Fabricantes de los Sensores de PresiónHoy en día existen una gran variedad de empresas que fabrican, venden y distribuyen instrumentos de control de presión industrial, y entre las principales empresas fabricantes de sensores son las siguientes:

General Electric. Measurement & Control Gems. Sensors & Controls Yokogawa. Honeywell. Kimo. Klister. Measure, analyze, innovate. Trafag. Sensors + Control. Baumer. Ifm. Jumo.

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Aplicaciones de los sensores de Presión.Podemos encontrar estos sensores en todos los sectores de la industria, donde permiten, principalmente, medir las condiciones de un proceso. Asimismo, se emplean en el campo de la climatología para medir la presión del aire.

Los diversos sensores de presión son utilizados en las diferentes sectores de la industria para las siguientes actividades:

Control de sujeción. Succión de elementos. Succión de tornillos en atornilladores automáticos. Apretado de tuercas automáticas. Control de fuerzas en pinzas prensoras. Confirmación de presión a la soldadura.

Pasos para elegir correctamente un sensor.

1. Elegir el principio físico mas apropiado2. Determinar el margen de medición necesario.3. Comprobar el posible cambio de las magnitudes medidas.4. Definir el grado de medición de la señal medida.5. Determinar el valor mínimo que deberá medirse.6. Definir el margen de error admisible, causado por el comportamiento

dinámico y estático.7. Determinar las medidas de apantallamiento (compatibilidad

electromagnética).8. Determinar los medios necesarios para la amplificación y evaluación de la

señal de medición.9. Evaluar la seguridad del funcionamiento, fiabilidad, la duración y el costo

por mantenimiento.10.Considerar el costo del sensor.

DISCUSIÓN

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El acelerado crecimiento de la tecnología y su implementación en el sector industrial para controlar los diversos mecanismos, a tomado un papel fundamental en el transcurso del día a día, y cabe mencionar que uno de los de los principales dispositivos o instrumentos para la medición y el control son los sensores. Se podría decir que estos son los dispositivos mas usados, puesto que son los capaces de percibir cualquier variable o señal y convertirla en señal eléctrica, estos se podrían considerar como los sentidos de la industria, puesto sus funciones se asemejan (valga la analogía) a los sentidos humanos. En el ámbito industrial siguendo los estándares modernos los sensores tienden a ser caracterizados por la magnitud que miden y por el rol en el cual fue destinado a realizar.

En este contexto es importante saber que la presión es una de las variables más medidas y controladas en el ámbito industrial. Pues esta esta presente en la mayoría de los procesos de producción y es necesario y de vital importancia mantener controla este tipo de variables, tanto para obtener calidad de producción como para evitar accidentes en el sector laboral.

Es importante tomar en cuenta que para el control y medición de esas variables se recurre a la instalación de sensores de presión, los cuales están diseñados especialmente para convertir una señal de magnitud física por una de magnitud eléctrica, que será enviada a un microprocesador. Cabe destacar que existen diferente tipo de presiones que los sensores deben controlar. Entre esas tenemos la presión vacio, positiva, negativa, atmosférica y la presión absoluta.

Cabe recalcar que para el control de esos diferentes tipos de presiones, existen en el mercado diferentes tipos de sensores de presión, los cuales se clasifican principalmente en los siguientes: Sensores de presión industriales, los sensores de presión que se utilizan en laboratiorios y ensayos, también existes los sensores de presión en miniatura, también los sensores de presión para alta presión y alta temperatura, también se consiguen en el mercado los manometro digitales y los sensores de presión sumergible, entre otros.

Sin embargo, cada sensor de presión tiene una función según esa clasificación, determinada función que los identifica y diferencia de los demás tipos de sensores, eso tiene que ver mas que todo con el sector en el ámbito industrial para el cuel fue diseñado, y en este contexto se puede decir que se fabrican según sus aplicaciones donde cada tipo de dispositivo se encarga particularmente de controlar las condiciones de un proceso cualquiera según las condiciones requeridas.

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Hoy en día existen una gran candidad de empresas encargadas de la fabricación, venta y distribución de los diversos sensores de presión industriales, proporcionando estándares de calidad, y fácil manejo de los mismo, sin contar con las condiciones de diseños cada vez mas flexibles y practicos para que el proceso de producción sea cada vez de mejor calidad.

Es importante recordar que a la hora de seleccionar un instrumento de control de presión es recomendable tener en cuenta el tipo de presión a controlar (ya sean la absoluta, positiva, negativa o la presión vacia), la extencion de medición y las condiciones ambientales (temperatura, riesgo de explocion, entre otras).

CONCLUSIONESLos sensores de presión deben exceder las necesidades de cualquier aplicación industrial. Deben contar con una gran facilidad y flexibilidad de instalación,

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además de que la configuración de salidas mientras más simple sea es mejor, inclusive para funcionamiento en condiciones altamente demandantes. Es importante señalar que si los sensores de presión cumplen con esas características la industria obtendrá una reducción en tiempos muertos y aumento en su productividad.

Cabe destacar que este tipo de sensores son muy importantes para los procesos productivos de hoy en día, y es por ello que son utilizados en grandes cantidades en el ámbito industrial. Es decir, tienen un campo de aplicación bastante amplio y abarca desde valores muy bajos (vacío) hasta presiones muy altas. Los sensores además de ser utilizados para medir y controlar la presión, son dispositivos que evitan que el personal corra peligro, puesto que una presión excesiva puede generar lamentables accidentes en el sector laboral.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASJosé I. Armesto Q. Instalación y Sistema de Automatización de Datos. (2007-2008) [Documento en Linea] Consultado el 11 de Octubre en: http://tv.uvigo.es/uploads/material/Video/1709/ISAD_Tema7_1.pdf

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Sensores Industriales. [Documento en Línea] consultado el 11 de Octubre en: http://www.usmp.edu.pe/publicaciones/boletin/fia/info67/sensores.pdf

SENSING, Sensores de Presión. [ página web en línea] Consultado el 11 De Octubre en: http://www.sensores-de-medida.es/sensing_sl/SENSORES-Y-TRANSDUCTORES_35/Sensores-de-presi%C3%B3n_107/

Ing. Eumar Leal. Sensores de Presión [Presentacion en línea] Consultado el 11 de Octubre en: http://instrumentacionunefm.files.wordpress.com/2012/05/sensores-de-presion.pdf

Sensores de Presión. [ blog en líena] Concultado el 11 de Octubre en: http://sensoresdepresion.blogspot.com/

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