Tecnologías de Medición de Vacío y Presión: Transductores Industriales Clave

Transductores para Medición de Presión y Vacío

La instrumentación industrial requiere de diversos tipos de transductores para medir y controlar el vacío y la presión. A continuación, se detallan las características y principios de funcionamiento de algunos de los dispositivos más comunes.

Transductor de Cátodo Frío (Medición de Vacío por Descarga Iónica)

El transductor de cátodo frío se basa en el principio de la medida de una corriente iónica producida por una descarga de alta tensión.

Principio de Funcionamiento

Los electrones desprendidos del cátodo toman un movimiento en espiral al moverse a través de un campo magnético en su camino hacia el ánodo. El movimiento en espiral provoca que el camino libre medio entre electrones sea mayor que la distancia entre electrodos. Esto aumenta la posibilidad de colisiones con las moléculas del gas presente, lo que resulta en una mayor corriente iónica. De este modo, la descarga catódica se mantiene a una presión más baja, es decir, a un vacío más alto.

Consideraciones Operacionales

• Robustez: Es más robusto que el de filamento caliente y no presenta el problema de la combustión del filamento.
• Velocidad de Vaciado: Este instrumento no puede vaciarse de gases tan rápidamente como el de filamento caliente.

Transductor Térmico de Termopar

El transductor térmico de termopar contiene un filamento en forma de V que lleva incorporado un pequeño termopar.

Mecanismo de Medición de Presión Absoluta

Al pasar una corriente constante a través del filamento, su temperatura es inversamente proporcional a la presión absoluta del gas. La fuerza electromotriz (f.e.m.) generada por el termopar indica la temperatura del filamento y, por lo tanto, señala el vacío del ambiente.

Compensación de Temperatura Ambiente

Para compensar la temperatura ambiente, se emplea una segunda unidad contenida dentro de un tubo sellado al vacío. La señal de salida diferencial de los dos termopares es proporcional a la presión.

Transductor de Radiación (Ionización por Partículas Alfa)

Una fuente de radio sellada produce partículas alfa que ionizan las moléculas de gas en la cámara de vacío. Los iones resultantes se recogen en un electrodo y generan una corriente que varía directamente con el número de moléculas en la cámara de vacío y que, por lo tanto, es proporcional a la presión total del sistema.

Ventajas Clave

• Resistencia: Al no incorporar ningún filamento caliente, el instrumento puede exponerse sin daños a presión atmosférica.
• Estabilidad: Tiene una emisión estable y no es frágil.

Requisitos y Rango de Medida

• Preamplificación: A muy bajas presiones requiere un preamplificador, ya que las corrientes producidas son muy pequeñas, del orden de 10^-11 a 10^-13 A.
• Intervalo de Medida: Su rango de medición es de 760 a 10^-4 mm Hg.

Presostato (Interruptor de Presión)

El presostato, también conocido como interruptor de presión, es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.

Mecanismo de Conmutación

El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno, haciendo que este se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja, un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.

Ajuste de Sensibilidad

Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente, estos dispositivos tienen dos ajustes independientes:

• La presión de encendido.
• La presión de apagado.