Análisis de los problemas de aplicación de los transmisores de presión en la práctica de ingeniería

Resumen

La presión es una de las variables de proceso más básicas y críticas en la producción industrial, y participa ampliamente en el control de procesos, la protección por enclavamiento y la gestión de la seguridad de los equipos. Con el rápido desarrollo de la tecnología del silicio, la microfabricación, los circuitos integrados a gran escala y los nuevos materiales, los sensores de presión se han convertido en uno de los tipos de sensores con mayor madurez tecnológica y excelente estabilidad, consolidando así la posición clave de los transmisores de presión en el campo del control industrial.

Sin embargo, como instrumentos de campo que están en contacto directo con el medio medido, los transmisores de presión operan durante largos períodos en condiciones complejas como altas y bajas temperaturas, corrosión, vibración e impactos. Su precisión de medición y estabilidad operativa no solo dependen del rendimiento del producto, sino también, en gran medida, de si el método de aplicación en ingeniería es razonable.

Este artículo parte de la práctica de ingeniería y, en combinación con los problemas comunes en aplicaciones reales, analiza de forma sistemática los puntos técnicos clave del uso de transmisores de presión en campo.

Problemas de ajuste de cero en la aplicación de transmisores de presión

Importancia del ajuste de cero en ingeniería

Después de la instalación del transmisor de presión, factores como la altura de montaje, la presión residual en la tubería y las condiciones del proceso suelen provocar un desplazamiento de la señal de salida en estado de presión cero. Por ello, el ajuste de cero es un paso crítico que no debe ignorarse antes de la puesta en servicio.

Comparación de los métodos comunes de ajuste de cero

En la práctica de ingeniería, normalmente se utilizan los siguientes dos métodos para el ajuste de cero:

• Ajuste de cero por software mediante comunicador portátil

• Ajuste de cero mediante los botones físicos del propio transmisor

Las características del ajuste mediante comunicador son:

El valor de salida de cero ajustado puede mantenerse coherente con la configuración original, pero el rango de ajuste es relativamente limitado, siendo adecuado para ajustes finos.

El ajuste de cero por hardware consiste esencialmente en una redefinición del rango, forzando el valor de medición actual a corresponder con 4 mA y ajustando automáticamente el límite superior del rango, manteniendo constante la amplitud y la característica del rango.

Recomendaciones prácticas de ingeniería

En la mayoría de las aplicaciones de ingeniería, el ajuste de cero mediante comunicador es más seguro y controlable, ya que satisface las necesidades de corrección en campo sin afectar significativamente la configuración original del rango.

Problemas de diseño de puesta a tierra de los transmisores de presión

Objetivos principales de la puesta a tierra

La función principal de la puesta a tierra de los transmisores de presión es el apantallamiento de interferencias, la mejora de la estabilidad de la señal y el refuerzo de la capacidad frente a tensiones transitorias. Un diseño de puesta a tierra inadecuado es a menudo una causa importante de inestabilidad en las mediciones en campo.

Diferenciación entre puesta a tierra interna y externa

En aplicaciones de ingeniería, los transmisores de presión más comunes suelen disponer de:

• Puesta a tierra interna: ubicada en el lado de los terminales de conexión, con el circuito interno aislado de la carcasa

• Puesta a tierra externa: utilizada para la puesta a tierra de la carcasa del transmisor; en algunos modelos debe especificarse al realizar el pedido

Si la puesta a tierra interna se utiliza erróneamente como puesta a tierra de la carcasa, puede no formarse una conexión a tierra efectiva; por otro lado, una carcasa sin puesta a tierra correcta reduce la capacidad de protección frente a tensiones transitorias.

Consideraciones de puesta a tierra en campo

Durante la instalación en ingeniería, se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

• Está estrictamente prohibido instalar el conductor de protección contra sobretensiones en la misma canalización que la línea de señal

• Evitar que corrientes de rayo o de sobretensión se acoplen al circuito de señal a través del conductor de tierra

• Garantizar que el trayecto de puesta a tierra sea corto, fiable y de baja impedancia

  
  

Problemas de aplicación de transmisores de presión con sello remoto

Escenarios típicos de aplicación del sello remoto

Los transmisores de presión con sello remoto suelen estar compuestos por el cuerpo del transmisor, el sello remoto, el capilar y los accesorios de conexión al proceso, y se utilizan principalmente en las siguientes condiciones:

• Medios de alta temperatura que no pueden enfriarse mediante líneas de impulsión convencionales

• Medios corrosivos para el diafragma del transmisor

• Medios de alta viscosidad, propensos a solidificarse o cristalizarse

• Medición de nivel, densidad o interfaz líquido/líquido en recipientes

• Procesos que requieren reducir zonas muertas o evitar tuberías de impulsión

Limitaciones en la aplicación de ingeniería

Es importante tener en cuenta que los indicadores de alta precisión y estabilidad de los transmisores de presión suelen aplicarse únicamente al transmisor individual. Al introducir capilares y sellos remotos, el error total del sistema y las características de respuesta dinámica cambian de forma significativa, y a menudo carecen de indicadores cuantitativos claros.

Por lo tanto, siempre que las condiciones lo permitan, se debe minimizar el uso de sellos remotos.

Problemas en la medición de presión de bajo rango

En la medición de presión de bajo rango, los sellos remotos no son adecuados. Los sellos remotos con diferentes áreas de diafragma tienen un rango mínimo recomendado; cuando el rango real está por debajo de este valor, el rendimiento global del instrumento se degrada notablemente e incluso puede no cumplir los requisitos de medición.

En aplicaciones como la medición de nivel, los transmisores de presión de bajo rango suelen requerir desplazamiento de cero. Desde el punto de vista de la ingeniería, se puede seleccionar adecuadamente un transmisor con un rango superior para mejorar la estabilidad sin comprometer la precisión.

Influencia del capilar y la selección del fluido de llenado

Tras la incorporación de sellos remotos, el capilar y el fluido de llenado se convierten en factores clave que influyen en el rendimiento de la medición:

• Longitud del capilar: debe ser lo más corta posible cumpliendo las condiciones de proceso

• Diámetro del capilar: debe seleccionarse según las propiedades del fluido de llenado y los requisitos de respuesta dinámica

• Material del capilar: debe elegirse en función de la temperatura ambiente y la corrosividad

Los principios para la selección del fluido de llenado incluyen:

• La temperatura y la presión del proceso deben estar dentro del rango de estabilidad del fluido de llenado

• El aceite de silicona DC200 se utiliza ampliamente por su rendimiento integral estable

• Para mediciones de alta temperatura, se deben utilizar fluidos de llenado de mayor viscosidad junto con capilares de mayor diámetro

• Es necesario evaluar si puede producirse una reacción química entre el fluido de llenado y el medio medido

Problemas de aplicación de transmisores de presión en entornos adversos

Riesgos de aplicación en entornos de vacío

En entornos de vacío, los transmisores de presión se enfrentan principalmente a los siguientes problemas:

• El diafragma permanece durante largos periodos en estado de presión negativa, lo que puede provocar deformaciones

• El fluido de llenado puede gasificarse o descomponerse bajo condiciones de vacío

• Disminución del rendimiento de transmisión de presión y aumento del error de medición

En ingeniería, normalmente se garantiza la estanqueidad mediante estructuras totalmente soldadas y una disposición de instalación razonable para reducir el impacto del vacío sobre el diafragma.

Problemas en entornos corrosivos y de desgaste

En entornos corrosivos o abrasivos, los métodos de protección más comunes incluyen:

• Instalar una cubierta protectora para el diafragma

• Seleccionar materiales metálicos especiales de alta dureza y resistencia a la corrosión

Cabe señalar que, aunque la cubierta protectora puede reducir el riesgo de corrosión, afecta a la respuesta dinámica. En entornos fuertemente corrosivos, si solo se sustituye el material del diafragma y se ignoran las zonas de soldadura, también pueden producirse fallos; por ello, se recomienda utilizar una estructura completa de materiales resistentes a la corrosión.

Mecanismos de fallo en entornos de alta temperatura

En condiciones de alta temperatura, los principales problemas de los transmisores de presión se centran en:

• Gasificación del fluido de llenado y expansión de volumen

• Medidas de disipación de calor insuficientes en las conexiones de instalación

• Superación del límite máximo de temperatura del diafragma

Las contramedidas de ingeniería incluyen la selección de fluidos de llenado con mayor rango de temperatura y el diseño adecuado de estructuras de aislamiento y disipación térmica.

Recomendaciones integrales para aplicaciones de ingeniería

En entornos industriales complejos, la fiabilidad del funcionamiento de los transmisores de presión debe garantizarse desde una perspectiva de sistema:

• Selección adecuada del modelo, evitando la operación prolongada en condiciones extremas

• Instalación estandarizada, prestando atención al ajuste de cero y al diseño de puesta a tierra

• Uso prudente de sellos remotos, evaluando plenamente el error del sistema

• Optimización de materiales y estructuras para entornos adversos

Nexisense tiene plenamente en cuenta la complejidad de las aplicaciones de ingeniería en el diseño de sus productos, ofreciendo soluciones diversificadas para diferentes condiciones de proceso.

Conclusión

Los transmisores de presión no son instrumentos simplemente “instalar y usar”; su precisión de medición y estabilidad a largo plazo dependen en gran medida de la forma de aplicación en ingeniería. El ajuste de cero, el diseño de puesta a tierra, la selección de sellos remotos y la gestión adecuada de entornos de vacío, corrosión y alta temperatura son factores clave que no deben pasarse por alto en la práctica de ingeniería.

Mediante una selección científica, una instalación estandarizada y una gestión sistemática, los transmisores de presión Nexisense pueden lograr mediciones de presión fiables y estables en condiciones complejas, proporcionando un soporte sólido para el control de procesos industriales y la seguridad de los equipos.