El documento describe los diferentes tipos de presión, como la absoluta, atmosférica y relativa. También explica los diversos métodos para medir la presión, incluyendo manómetros de columna líquida, elementos elásticos como tubos de Bourdon y diafragmas, y transductores como los inductivos, capacitivos y piezoeléctricos. Finalmente, detalla circuitos comunes para medir presión, como puentes de Wheatstone y galgas extensométricas.

1. La presión se define como fuerza por unidad de superficie, y se expresa en diversas unidades. La unidad estandarizada es el pascal (Pa) que corresponde a 1 N ¤ m 2, sin embargo en la mayoría de los procesos industriales se utilizan unidades tales como el bar, la atmósfera, mmHg y cm H 2 O , etc. Presión UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Prof. Camilo Duque

2. Presión absoluta. Es la que se mide en relación al cero absoluto de presión, es decir, con respecto al vacío perfecto, por lo que los transductores de presión absoluta son dispositivos que miden la presión absoluta del medio ambiente o de una fuente de presión, teniendo como referencia el vacío. Presión atmosférica . Es la que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre y varía dependiendo del lugar, a nivel del mar la presión atmosférica es de 760 mmHg o 1 atmósfera. Presión UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Prof. Camilo Duque

3. Relativa : es la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica. Diferencial : Es la diferencia entre dos presiones. Vacío : Diferencia de presiones entre la atmosférica y la absoluta, es decir es la presión que se mide por debajo de la atmosférica. Manométrica : es la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica. Presión UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Prof. Camilo Duque

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6. Medidores por columna líquida La forma más tradicional de medir presión en forma precisa utiliza un tubo de vidrio donde se deposita una cantidad de líquido de densidad conocida. Este tipo de manómetros tiene una ganancia que expresa la diferencia de presión entre los dos extremos del tubo mediante una medición de diferencia de altura (es decir, una longitud). El tubo tendrá un extremo colocado en el liquido a medir y el otro a la atmósfera, la diferencia de niveles en ambas ramas expresara la diferencia de presiones (recipiente y atmósfera) P2-P1= ρ g h Densidad elemento conocido altura UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

7. Medidores por elementos Elásticos Tubo de Bourdon UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Tipo C Tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo cerrado por un extremo y conectado a la fuente de presión por el otro. Al aumentar la presión en el interior del del tubo éste se endereza, provocando un movimiento que es captado por una aguja indicadora o un transmisor (colocados en el extremo cerrado del tubo). De hélice y espiral Miden presiones con una mayor precisión ya que el movimiento de sus extremos cerrados es mayor. Tipo C Espiral Helicoidal

8. Medidores por elementos Elásticos Fuelle UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Es un tubo fino sin soldadura, ondulado, de acero inoxidable o latón, que por efecto de la presión se estira o contrae con un desplazamiento considerable. Para conseguir una mayor duración y precisión el movimiento está contrarrestado por un muelle.

9. Medidores por elementos Elásticos Diafragma UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Es similar al fuelle en concepto. Consiste en uno o varios discos circulares que se encuentran conectados rígidamente de forma tal que al aplicar una presión, cada disco se deforma , y la suma de éstos pequeños desplazamientos es amplificada por un par de palancas.

10. Características: Miden presiones bajas Poca precisión Bajo costo Simple construcción Fácil mantenimiento Exigen tubos calibrados, nivelación, líquidos pocos viscosos y no permite vibraciones Transductor de presion inductivo Transductores de inductancia variable en los que el desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina varía la inductancia casi proporcional al desplazamiento del núcleo . Al aplicar la presión al elemento elástico, éste desplaza el núcleo de la bobina generándose una señal eléctrica proporcional a la presión UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

11. Transductores de reluctancia variable , un imán permanente que crea un campo magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético. Al cambiar la posición de la armadura varía la reluctancia y por consiguiente el flujo magnético, esta variación del flujo provoca una corriente inducida en la bobina que es proporcional al desplazamiento de la armadura. . Al aplicar la presión al elemento elástico, éste desplaza el núcleo de la armadura, generándose una señal eléctrica proporcional a la presión UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

13. Transductor de Presión piezoelectrico Elementos pequeños de construcción robusta sin embargo son sensibles a cambios de temperatura. materiales cristalinos que al deformarse físicamente por la acción de una presión, generan una señal eléctrica La señal de respuesta varía en forma lineal con la presión de entrada Adecuados para medidas dinámicas ya que son capaces de responder a frecuencias del orden de 1 MHz. UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

14. Transductor de Presión piezoresistivo Se basa en la variación de la resistencia ocasionado por el cambio de la longitud y diámetro de un hilo resistivo que se encuentra sometido a una tensión mecánica por efecto de una presión UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

15. Circuitos de Medida/Sensores Puente de Wheatstone UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control La medida de presión se realiza mediante un sistema de membrana que transforma la diferencia de presión entre sus dos caras en una deformación que se mide mediante un puente de cuatro galgas en el que dos trabajan a tracción y dos a compresión. Galgas extensométricas Se basan en la variación de longitud y de diámetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensión mecánica por la acción de una presión. Galgas metálicas : se fabrican con conductores metálicos, como las aleaciones constantán, karma, isoelestic y aleaciones de platino. Galgas semiconductoras : se fabrican de silicio u otro material semiconductor.

16. Transmisor de presion neumatico UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

17. Transmisor de presion neumatico Equilibrio de fuerzas puede verse que el elemento de medición ejerce una fuerza sobre la palanca. Cuando aumenta la fuerza ejercida por el elemento de medición, la palanca se desequilibra, tapa la tobera, la presión aumenta y el diafragma ejerce una fuerza hacia arriba alcanzándose un nuevo equilibrio. Hay que señalar que en este transmisor los movimientos son inapreciables UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

18. Transmisores Electrónicos UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control Este tipo de dispositivos utilizan un circuito realimentado y básicamente consta de un elemento elástico para detectar la señal de presión. Para cada valor de la presión, la barra adopta una posición determinada excitándose un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia, un transformador diferencial o bien un detector fotoeléctrico. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magnética y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas. Se completa asi un circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de presiones del proceso.

19. Algunos datasheets Absolute pressure and gauge pressure in gases, steams or liquids in all areas of process engineering and process measurement technology Level, volume or mass measurement in liquids High process temperature up to 150°C (302°F) International usage thanks to wide range of approvals Areas of application Measuring range: from -0.1/0...100 mbar to -1/0...40 bar Process temperature:-20...+125 °C /+150°C (-4...+257°F /+ 302 F) Reference accuracy:up to 0.075% of the set span, PLATINUM version: 0.05% of the set span Ambient temperature:-40...+ 85°C (-40...+ 185°F) Certificates ATEX, CSA, FM, NEPSI, IECEx Specialities: Metal-free measurement with PVDF connection PMC71 Absolute and gauge Digital transmitter UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

20. Benefits at a glance High purity ceramic sensor (99.9% Al2O3) Very good reproducibility and long-term stability High reference accuracy: up to 0.075%, as PLATINUM version: 0.05% Turn down 100:1, higher on request Used for process pressure monitoring up to SIL 2,certified according to IEC 61508 by TÜV SÜD Meets PED (Pressure Equipment Directive) HistoROM®/M-DAT memory module Function-monitored from the measuring cell to the electronics Continuous modularity for differential pressure and pressure (Deltabar S - Cerabar S) replaceable display universal electronics Quick commissioning thanks to quick setup menu Easy and safe menu-guided operation on-site, via 4...20 mA with HART, PROFIBUS PA or FOUNDATION Fieldbus Algunos datasheets UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

21. Algunos datasheets Deltapilot S DB51 Diferential digital transmitters Areas of application The devices in the Deltapilot S product family are used for continuous level measurement in all liquid and paste-like media. They are used in both the chemical, pharmaceutical and food industry as well as in the water and wastewater sector. Switching units perfectly in line with the application: Determine the level, volume, differential pressure, density and product weight Control limit contacts Integrate the measuring point in various automation systems. Measuring ranges: from -100...+100 mbar to -900...+10000 mbar from -1.5...+1.5 psi to -13...150 psi Electronics versions: 4...20 mA HART, PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus, Analog output, PFM Process connections: all common thread and flange connections Process temperature: -10...+80 °C (+14...+176°F) Ambient temperature: -20...+60 °C (-4...+140 F) UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

22. Benefits at a glance Hermetically sealed CONTITE measuring cell: - Climatic-proofed and with high long-term stability - Maximum linearity (better than 0.1% of the set measuring range) - Minimum temperature effects (better than 0.1%/10 K). Compact, rod or cable versions available Separate mounting of housing and electronic insert (IP 68 protection at the measuring point) Easy and comfortable operation: - Onsite with display and operating module - Operation via communication Replaceable electronic inserts: 4 to 20 mA HART, PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus, Analog output, PFM Algunos datasheets UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

23. Algunos datasheets Se podrán encontrar mas en: UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control

24. Tarea Hacer una tabla resumen con las ventajas, desventajas, aplicación típica y 1 modelo comercial de cada uno de los principios de medición presentados. UNEFA Dpto. de Ingeniería Electrónica Término X Instrumentación de Control