Qué sensor de presión elegir

Para elegir un sensor de presión, es esencial entender que se consideran 3 tipos de presión, correspondientes a modalidades de sensores diferentes.

La mayoría de los sensores de presión miden la deformación de una membrana bajo el efecto de la presión ejercida sobre ella, siendo este el valor que se desea conocer. Como la membrana dispone de dos lados, se aplica otra presión sobre el segundo lado, por lo que la deformación medida es el resultado de la diferencia de presión entre los dos lados de la membrana.

Se consideran 3 tipos de presión referencial y, por lo tanto, 3 tipos de sensores:

• Presión absoluta: en un sensor de presión absoluta, el segundo lado de la membrana está sometido al vacío. Su deformación corresponde exactamente a la presión medida.
• Presión relativa: en un sensor de presión relativa, el segundo lado de la membrana está sometido a la presión atmosférica. Su deformación equivale a la diferencia entre la presión medida y la presión ambiente.
• Presión diferencial: un sensor de presión diferencial tiene 2 entradas, una para cada lado de la membrana. Su deformación es igual a la diferencia de presión entre las 2 entradas.

Diferencia entre un sensor de presión absoluta y un sensor de presión relativa. Un sensor de presión absoluta mide la presión respecto de una presión de referencia que es el vacío. Un sensor de presión relativa se basa en la presión atmosférica ambiente y mide, por lo tanto, la diferencia entre la presión de proceso y la presión atmosférica.

La elección de un sensor depende sobre todo del punto de referencia, esto es, de si se desea conocer la presión en relación con la presión atmosférica o no.

Un sensor de presión absoluta es el único capaz de medir la presión atmosférica, por lo que puede utilizarse para medir la presión barométrica. Entre las aplicaciones resultantes se encuentra la medición de altitud basada en la diferencia de presión atmosférica cuando cambia la altitud.

La presión atmosférica puede variar en unos 30 mbar debido a los cambios meteorológicos y en torno a los 200 mbar si cambia la altitud del sensor —variación entre el nivel del mar y una altitud de 2.000 m—. Por lo tanto, para el mismo valor de presión medido, un sensor de presión relativa puede dar errores de medición debido a cambios en la presión atmosférica. Este error puede ser insignificante cuando se miden altas presiones, aunque significativo para las mediciones de bajas presiones. En este caso, sería idóneo utilizar un sensor de presión absoluta.

Diferencia entre un sensor de presión absoluta y un sensor de presión relativa. Un sensor de presión absoluta mide la presión respecto de una presión de referencia que es el vacío. Un sensor de presión relativa se basa en la presión atmosférica ambiente y mide, por lo tanto, la diferencia entre la presión de proceso y la presión atmosférica.

La elección de un sensor depende sobre todo del punto de referencia, esto es, de si se desea conocer la presión en relación con la presión atmosférica o no.

Un sensor de presión relativa es útil cuando se desea eliminar la influencia de la presión atmosférica en la medición. Por ejemplo, cuando se utiliza un sensor de presión para medir la presión hidrostática de un líquido en un tanque para determinar su nivel, cuya superficie también está sujeta a la presión atmosférica, el sensor de presión relativa sólo medirá la presión hidrostática al liberarse de las variaciones de la presión atmosférica.

Los sensores de presión diferencial tienen dos entradas de presión y se utilizan cuando se desea conocer la diferencia de presión entre dos puntos. Se pueden utilizar, por ejemplo, en aplicaciones en las que se requiere la medición de caudal con órganos deprimógenos.

Tras haber determinado el tipo de presión que se necesita medir, se puede decidir cuál será la tecnología del sensor.

En un sensor de presión piezorresistivo, la presión ejerce una fuerza sobre un elemento sensor que provoca un cambio en su resistencia. Los sensores de presión piezorresistivos tienen una alta sensibilidad, son robustos y ofrecen una buena resistencia térmica; no obstante, su señal de salida es débil.

En un sensor de presión piezoeléctrico, la presión ejerce una fuerza sobre un elemento fabricado con material piezoeléctrico, con lo que se crea una tensión a través del elemento. Estos sensores pueden tener un rango de medición muy amplio y una resistencia térmica muy buena. Sin embargo, su señal de salida es débil y son menos precisos que los sensores piezorresistivos.

En un  sensor de presión capacitivo,  la membrana es una de las placas de un condensador. Bajo el efecto de la presión, la membrana se deforma, por lo que varía la capacitancia del condensador. Estos sensores ofrecen buena precisión y una alta sensibilidad y pueden medir bajas presiones, de hasta un mbar. Sin embargo, sus mediciones pueden ser inestables debido a las vibraciones.

Después de conocer si se necesita medir la presión absoluta, relativa o diferencial y de haber elegido una tecnología de sensor, habrá que elegir el modelo correcto de acuerdo con los siguientes criterios:

• En primer lugar, es importante elegir un sensor cuyo rango de medición corresponda al rango de presión que se desea medir, teniendo en cuenta las condiciones normales y las posibles variaciones de presión.
• La temperatura de funcionamiento también juega un papel importante. La mayoría de los sensores tienen una gama de funcionamiento de -25 °C a 100 °C. Más allá de esta última, será necesario elegir sensores diseñados para soportar temperaturas más altas.
• Al igual que con cualquier otro sensor, se deberá elegir un sensor de presión cuya señal de salida corresponda al bucle de medición o de regulación.
• El último criterio clave para elegir es la configuración del sensor y cómo se monta en el punto de medición. La mayoría de los sensores son roscados, lo que permite montarlos fácilmente en una boquilla instalada en tuberías, tanques, etc. También existen sensores equipados con bridas o sensores en miniatura para soldar en una placa de circuito impreso, entre otros. La instalación de sensores de membrana aflorante también ofrece ventajas. En esta configuración, la membrana del sensor está a ras con la pared de la tubería, lo que evita los problemas de obstrucción debidos a la acumulación de material en áreas sin flujo. Esta configuración es muy útil para fluidos cargados, especialmente en la industria agroalimentaria.