Elementos Electromecánicos en la Medición de Presión: Tipos y Funcionamiento

Presión y Elementos Electromecánicos

Utilizan un elemento mecánico elástico combinado con un transductor eléctrico que genera la señal eléctrica. La presión produce una fuerza sobre una superficie, lo que origina su deformación. En definitiva, es la conversión de una deformación mecánica en una magnitud eléctrica. Las características eléctricas más usadas son: resistencia eléctrica, capacidad eléctrica y reluctancia eléctrica.

a) Transmisor Electrónico de Equilibrio de Fuerzas para la Presión

El elemento mecánico de medición ejerce una fuerza sobre una barra rígida del transmisor. Para cada valor de la presión, la barra adopta una posición determinada y se excita el transductor de desplazamiento. Un circuito oscilador alimenta una unidad magnética y la fuerza que se genera reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas. Así se completa el circuito de realimentación, variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de presiones del proceso.

b) Transductor Magnético

b1) Transductor de Inductancia Variable

El desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de esta en forma casi proporcional a la porción metálica del núcleo contenida dentro de la bobina. El devanado de la bobina se alimenta con una corriente alterna y la f.e.m. de autoinducción generada se opone a la f.e.m. de alimentación, de tal modo que al ir penetrando el núcleo móvil dentro de la bobina, la corriente presente en el circuito se va reduciendo por aumentar la f.e.m. de autoinducción.

f) Transductores Extensiométricos

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. Existen dos tipos:

• a) Galgas cementadas: bucles de hilo muy fino pegados a una hoja de base cerámica.
• b) Galgas sin cementar: los hilos de resistencia descansan entre un armazón fijo y otro móvil bajo una ligera tensión inicial.

b2) Transductor de Reluctancia Variable

Se basa en un electroimán que crea un campo magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético. Este se alimenta de una f.magnetomotriz constante, con lo que al cambiar la posición de la armadura, varía la reluctancia y el flujo magnético. Esta variación da lugar a una corriente inducida en la bobina que es proporcional al grado de desplazamiento de la armadura móvil. Presentan alta sensibilidad a las vibraciones, estabilidad media en el tiempo y son sensibles a la temperatura.

c) Transductores Resistivos

Consisten en un elemento elástico (tubo Bourdon o cápsula) que varía la resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la presión. El potenciómetro puede adoptar la forma de un solo hilo continuo o bien estar arrollado a una bobina, siguiendo un valor lineal o no de resistencia. El movimiento del elemento de presión se transmite a un brazo móvil aislado que se apoya sobre el potenciómetro de precisión, el cual está conectado a un circuito de puente de Wheatstone.

d) Transductores Piezoeléctricos

Los elementos piezoeléctricos son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una presión, generan una señal eléctrica. Son elementos ligeros, de pequeño tamaño y de construcción robusta.

e) Transductores Capacitivos

Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo, se tienen dos condensadores: uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente de Wheatstone alimentados con corriente alterna.