{"id":579,"date":"2010-07-01T16:03:45","date_gmt":"2010-07-01T15:03:45","guid":{"rendered":"http:\/\/lioso.net\/?p=579"},"modified":"2010-07-01T16:03:45","modified_gmt":"2010-07-01T15:03:45","slug":"transductores-i-de-medida-de-presion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lioso.net\/?p=579","title":{"rendered":"Transductores (I) de Medida de Presi\u00f3n"},"content":{"rendered":"<p>Aqu\u00ed os dejo la primera parte del trabajo que hice sobre transductores realizado para la asignatura de Tecnolog\u00eda Energ\u00e9tica 2\u00ba parte en la ETSII de Valencia. M\u00e1s adelante pondr\u00e9 el resto del trabajo, y la versi\u00f3n maquetada en PDF.<\/p>\n<p><strong>1) Transductores de Medida de Presi\u00f3n<\/strong><\/p>\n<p>La Presi\u00f3n es una magnitud f\u00edsica que determina la fuerza aplicada por unidad de superficie. En t\u00e9rminos matem\u00e1ticos se expresa<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-582\" title=\"Presion\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/Captura2.jpg\" alt=\"\" width=\"67\" height=\"52\" \/>Sus unidades en el Sistema Internacional de Unidades es el pascal (Pa) que es unidad derivada de un newton actuando sobre un metro cuadrado<br \/>\n<strong>1.1) Principio de funcionamiento de los transductores para medida de la Presi\u00f3n:<\/strong><\/p>\n<p><strong><!--more--><\/strong><\/p>\n<ul>\n<li><strong>Man\u00f3metro \tde Bourdon<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<figure id=\"attachment_583\" aria-describedby=\"caption-attachment-583\" style=\"width: 301px\" class=\"wp-caption alignleft\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-583\" title=\"Bourdon\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/F13.jpg\" alt=\"\" width=\"301\" height=\"269\" srcset=\"https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/F13.jpg 301w, https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/F13-300x268.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 301px) 100vw, 301px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-583\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 1: Man\u00f3metro de Bourdon. \u00daltimo cuarto siglo XIX<\/figcaption><\/figure>\n<p>Este es el tipo m\u00e1s utilizado en la industria. Est\u00e1 basado en el tubo de Bourdon que es de donde coge el nombre el cual fue desarrollado por Eugene Bourdon (1808-1884 d.C. Par\u00eds).<\/p>\n<p>Este tipo de man\u00f3metro se basa en una respuesta f\u00edsica ante la diferencia de presiones entre la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica y del recipiente a medir. El tubo de Bourdon no es m\u00e1s que un tubo de un metal flexible como pueden ser el acero o bronce (dependiendo del las diferencias de presi\u00f3n que quieras medir, para grandes diferencias se usa acero mientras que para diferencias menores se usa bronce o lat\u00f3n) aplanado hasta llegar a parecer una l\u00e1mina. Uno de los extremos del mismo est\u00e1 cerrado mientras que el otro extremo est\u00e1 comunicado directamente con el recipiente en el cual quieres medir la presi\u00f3n.<\/p>\n<p>Al existir una diferencia de presi\u00f3n entre el recipiente y la atm\u00f3sfera el tubo tiende a enderezarse provocando una respuesta f\u00edsica que usamos para poder cuantificar esa diferencia. Esto lo hacemos gracias a una aguja que gira de forma solidaria al extremo cerrado del tubo de Bourdon reflej\u00e1ndose en una escala graduada la diferencia de presi\u00f3n.<\/p>\n<p>El tubo de Bourdon tiene diferentes formas dependiendo de la presi\u00f3n que se quiera medir. En el caso de presiones altas este tubo suele ser de dimensiones reducidas, con forma de C (se puede apreciar en la ilustraci\u00f3n n\u00famero 2), para que el movimiento que realice no sea muy grande y est\u00e9 dentro de la escala del man\u00f3metro. Este tipo de man\u00f3metro puede llegar a medir diferencias de presiones de m\u00e1s de 690 Mpa.<\/p>\n<figure id=\"attachment_584\" aria-describedby=\"caption-attachment-584\" style=\"width: 266px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-584\" title=\"Bourdon espiral\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/Bourdon3.jpg\" alt=\"\" width=\"266\" height=\"209\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-584\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 2: Esquema del tubo de Bourd\u00f3n en espiral<\/figcaption><\/figure>\n<p>En el caso de que las diferencias de presiones sean menores, para conseguir mayor precisi\u00f3n el tubo se alarga obteniendo el mismo una forma de espiral, obteniendo de esta forma movimientos del tubo mucho mayores con diferencias de presi\u00f3n reducidas. Un esquema reducido de este tipo de tubo se puede visualizar en la ilustraci\u00f3n n\u00famero 3.<\/p>\n<p><span style=\"font-size: small;\"><em><\/p>\n<figure id=\"attachment_585\" aria-describedby=\"caption-attachment-585\" style=\"width: 387px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><em><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-585\" title=\"Bourdon\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/Bourdon.jpg\" alt=\"\" width=\"387\" height=\"427\" srcset=\"https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/Bourdon.jpg 387w, https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/Bourdon-271x300.jpg 271w\" sizes=\"(max-width: 387px) 100vw, 387px\" \/><\/em><figcaption id=\"caption-attachment-585\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 3: Esquema de un man\u00f3metro de Bourdon en forma de C en el que se aprecia la biela ajustable<\/figcaption><\/figure>\n<p><\/em><\/span>Como se puede comprobar toda la responsabilidad de la medida recae sobre el tubo por lo que ha de fabricarse con unas tolerancias muy reducidas y se deben llevar a cabo tratamientos t\u00e9rmicos muy precisos sobre el mismo. As\u00ed mismo la uni\u00f3n entre la aguja y el tubo, muchas veces, se suele llevar a cabo por una biela ajustable, para poder realizar el ajuste. Esto se puede observar en la ilustraci\u00f3n 2, el llamado acoplamiento ajustable.<\/p>\n<p>Tambi\u00e9n existen man\u00f3metros de Bourd\u00f3n en forma de fuelles pero el mecanismo de funcionamiento b\u00e1sico es el mismo que los anteriores.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Piezorresistivos<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><span style=\"font-size: small;\"><em><\/p>\n<figure id=\"attachment_586\" aria-describedby=\"caption-attachment-586\" style=\"width: 600px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><em><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-586\" title=\"sensor-de-presion-piezoresistivo-416885\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/sensor-de-presion-piezoresistivo-416885.jpg\" alt=\"\" width=\"600\" height=\"378\" srcset=\"https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/sensor-de-presion-piezoresistivo-416885.jpg 600w, https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/sensor-de-presion-piezoresistivo-416885-300x189.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 600px) 100vw, 600px\" \/><\/em><figcaption id=\"caption-attachment-586\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 4: Sensor de presi\u00f3n piezoresistivo ENDEVCO \u00f8 = 2.34 mm \/ 0,092 inch, 300 mV<\/figcaption><\/figure>\n<p><\/em><\/span><\/p>\n<p>Este tipo de transductores de presi\u00f3n est\u00e1n basados en galgas extensiom\u00e9tricas cuyo funcionamiento consiste en que estas al deformarse cambia su conductividad produciendo de esta forma una variaci\u00f3n f\u00edsica medible que nos sirve para determinar una magnitud f\u00edsica.<\/p>\n<p><span style=\"font-size: small;\"><em><\/p>\n<figure id=\"attachment_587\" aria-describedby=\"caption-attachment-587\" style=\"width: 249px\" class=\"wp-caption alignleft\"><em><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-587\" title=\"424px-Strain_gauge.svg\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/424px-Strain_gauge.svg_.png\" alt=\"\" width=\"249\" height=\"353\" srcset=\"https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/424px-Strain_gauge.svg_.png 424w, https:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/424px-Strain_gauge.svg_-212x300.png 212w\" sizes=\"(max-width: 249px) 100vw, 249px\" \/><\/em><figcaption id=\"caption-attachment-587\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 5: Esquema ilustrativo de galga extensiom\u00e9trica<\/figcaption><\/figure>\n<p><\/em><\/span><\/p>\n<p>Como se puede apreciar en la ilustraci\u00f3n n\u00famero 5, una galga est\u00e1 formada por  un conductor el cual se ha dispuesto de forma longitudinal. El esquema propuesto es una galga que es cambia su conductividad cuando existe una deformaci\u00f3n longitudinal, esto es as\u00ed debido a que los conductores dispuestos de forma longitudinal, al estirarse, reducen su grosor y por tanto aumentan la resistencia al paso de la corriente, de forma, que una vez calibrado, es capaz de medir la deformaci\u00f3n longitudinal.<\/p>\n<p>En el caso que nos ocupa, los transductores de presi\u00f3n. El funcionamiento se basa en una membrana flexible que separa los recintos entre los cuales se quiere medir la diferencia de presi\u00f3n, ya sea la atm\u00f3sfera y un recipiente, u otra combinaci\u00f3n. Sobre esta membrana se disponen galgas extensiom\u00e9tricas para realizar una medici\u00f3n lo m\u00e1s correcta posible as\u00ed como para poder realizar una correcci\u00f3n de temperatura ya que los materiales, al dilatarse o contraerse seg\u00fan la temperatura, pueden echar a perder una medida.<\/p>\n<p>La membrana, que es la parte m\u00e1s delicada del instrumento, se puede hacer de materiales como el silicio, en los que se busca una gran linealidad de deformaci\u00f3n.<\/p>\n<p>As\u00ed mismo gracias a que no tienen piezas m\u00f3viles son capaces de soportar vibraciones y fuerzas que, por ejemplo, un man\u00f3metro de Bourdon no ser\u00eda capaz. As\u00ed mismo su reducido tama\u00f1o permite que sean dispuestas all\u00ed donde sean necesarias.<\/p>\n<p>As\u00ed mismo tienen un margen de utilizaci\u00f3n muy amplio llegando a m\u00e1ximos de mas de 63 MPa partiendo de 0 o desde 0 a 15 psi con una precisi\u00f3n muy alta.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Piezoel\u00e9ctricos<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><span style=\"font-size: small;\"><em><\/p>\n<figure id=\"attachment_588\" aria-describedby=\"caption-attachment-588\" style=\"width: 150px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><em><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-588\" title=\"sensor-de-presion-de-molde-para-moldeado-por-inyeccion-40024\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/sensor-de-presion-de-molde-para-moldeado-por-inyeccion-40024.jpg\" alt=\"\" width=\"150\" height=\"150\" \/><\/em><figcaption id=\"caption-attachment-588\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 6: Sensor de presi\u00f3n piezoel\u00e9ctrico<\/figcaption><\/figure>\n<p><\/em><\/span><\/p>\n<p>Este tipo de sensores utilizan el fen\u00f3meno piezoelectrico descubieto en el siglo XIX por los hermanos Curie. Este consiste en que cuando aplicas una fuerza sobre un material piezoel\u00e9ctrico, como por ejemplo el cuarzo, el rubidio, la sal de seignette o varios tipos de cer\u00e1micas, este produce una diferencia de potencial siendo un proceso reversible de forma que una vez quitas la presi\u00f3n vuelve a su estado natural.<\/p>\n<p><span style=\"font-size: small;\"><em><\/p>\n<figure id=\"attachment_589\" aria-describedby=\"caption-attachment-589\" style=\"width: 269px\" class=\"wp-caption alignleft\"><em><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-589\" title=\"img6\" src=\"http:\/\/lioso.net\/wp-content\/uploads\/2010\/07\/img6.png\" alt=\"\" width=\"269\" height=\"214\" \/><\/em><figcaption id=\"caption-attachment-589\" class=\"wp-caption-text\">Ilustraci\u00f3n 7: Esquema de efecto piezo el\u00e9ctrico<\/figcaption><\/figure>\n<p><\/em><\/span><\/p>\n<p>En la ilustraci\u00f3n n\u00famero 7 se pude apreciar un esquema de la estructura interna de los materiales piezoel\u00e9ctricos. Estos, al aplicar sobre ellos una compresi\u00f3n, producen dentro de ellos dipolos enfrentados en la masa y cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas. Al ser este efecto lineal se puede aplicar para midiendo la diferencia de potencial, medir de forma cuantitativa la presi\u00f3n ejercida.<\/p>\n<p>Los transductores de medida de presi\u00f3n piezoel\u00e9ctricos consisten simplemente en un trozo de uno de los materiales piezol\u00e9ctrico que le afecte directamente la presi\u00f3n del fluido, es decir, que este se puede proteger del medio pero siempre que esa protecci\u00f3n no sea frente a presi\u00f3n. Esto hace que sirvan como medidores de presi\u00f3n absoluta y no comparativa, lo cual, para determinados usos es muy \u00fatil.<\/p>\n<p>La sonda, como la que vemos en la ilustraci\u00f3n 1 no tiene piezas m\u00f3viles la hace muy resistente frente a cualquier tipo de rotura debido a esfuerzos mec\u00e1nicos como vibraciones o la propia presi\u00f3n. As\u00ed mismo su reducido tama\u00f1o la permite colocarse en lugares de dif\u00edciles acceso o en instalaciones reducidas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Aqu\u00ed os dejo la primera parte del trabajo que hice sobre transductores realizado para la asignatura de Tecnolog\u00eda Energ\u00e9tica 2\u00ba parte en la ETSII de Valencia. 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