¿Cómo deben clasificarse los sensores de presión según su función de medición?

— Análisis sistemático desde los requisitos de las condiciones de trabajo hasta las características de carga

I. El papel de los sensores de presión en la medición industrial

El sensor de presión (Pressure Transducer) es uno de los tipos de sensores más utilizados y con mayor rango de aplicación en los sistemas de automatización industrial. Su función principal es convertir la señal de presión de gases o líquidos, de acuerdo con leyes físicas definidas, en señales eléctricas utilizables para la adquisición, transmisión y control.

En aplicaciones reales de ingeniería, las distintas condiciones de proceso imponen requisitos muy diferentes a la medición de presión, como altas temperaturas, altas presiones, atmósferas explosivas, ambientes impermeables, impactos mecánicos intensos o entornos higiénicos. Por ello, basar la selección únicamente en el rango de medición o el tipo de salida resulta claramente insuficiente. Clasificar los sensores de presión según su función de medición se ha convertido en un enfoque con mayor valor práctico en la ingeniería.

II. Tipos de sensores de presión clasificados según la función de medición

1. Sensor de presión de alta temperatura

El sensor de presión de alta temperatura se utiliza principalmente en entornos donde la temperatura del medio medido es elevada.

Rango típico de temperatura del medio: -40 ～ 150℃
El límite superior de temperatura del medio para sensores de presión convencionales suele ser: -40 ～ 85℃

Los sensores de alta temperatura reducen eficazmente la influencia del desplazamiento térmico sobre la precisión de medición mediante estructuras especiales de aislamiento térmico, elementos sensibles resistentes a altas temperaturas y diseños de algoritmos de compensación. Son adecuados para:

• Tuberías de vapor

• Sistemas de circuitos de aceite a alta temperatura

• Equipos de reacción química

• Industria térmica y metalúrgica

2. Sensor de presión a prueba de explosión

El sensor de presión a prueba de explosión se utiliza en lugares peligrosos donde existen gases o polvos inflamables y explosivos.

Su característica principal es contar con un diseño de seguridad intrínseca o antideflagrante, que permite su uso seguro en:

• Zonas 0 con atmósferas explosivas de gas

• Zonas peligrosas de tipo Zona 1 y Zona 2

Las aplicaciones más comunes incluyen:

• Instalaciones petroquímicas

• Sistemas de transporte y distribución de gas natural

• Almacenamiento, transporte y estaciones de repostaje de petróleo y gas

• Industria del carbón químico y sector energético

Los sensores de presión a prueba de explosión no solo cumplen con los requisitos de precisión de medición, sino que también ponen un mayor énfasis en la seguridad eléctrica y la fiabilidad del sistema.

3. Sensor de presión impermeable

Los sensores de presión impermeables suelen contar con un grado de protección IP68, uno de los niveles más altos en los estándares industriales de impermeabilidad.

Sus principales características incluyen:

• Estructura completamente sellada

• Capacidad para trabajar sumergidos en líquidos durante largos periodos

• Instalación flexible

Escenarios de aplicación típicos:

• Medición de nivel

• Monitoreo de redes subterráneas de tuberías

• Ingeniería hidráulica y de suministro de agua

• Sistemas de tratamiento de aguas residuales

En entornos húmedos, sumergidos o al aire libre, el rendimiento impermeable determina directamente la vida útil y la estabilidad operativa del sensor.

4. Sensor de presión resistente a impactos

El sensor de presión resistente a impactos está diseñado específicamente para entornos con fluctuaciones de presión severas y frecuentes impactos mecánicos.

Sus características más destacadas incluyen:

• Alta resistencia a vibraciones intensas

• Resistencia a impactos frecuentes de alta presión

• Resistencia a la erosión por arena y partículas

• Alta resistencia al desgaste

Industrias de aplicación comunes:

• Extracción de petróleo

• Maquinaria de ingeniería

• Construcción

• Equipos de inyección y lechada de cemento

En estas aplicaciones, la resistencia mecánica del sensor suele ser más importante que la precisión de medición extrema.

5. Sensor de presión de tipo sanitario

El sensor de presión de tipo sanitario se utiliza principalmente en las industrias alimentaria, farmacéutica y médica.

Sus principales ventajas se reflejan en:

• Uso de acero inoxidable 316L o 316K

• Diseño estructural sin zonas muertas

• Fácil limpieza y desinfección

• Cumplimiento de los requisitos de procesos higiénicos

Las aplicaciones típicas incluyen:

• Líneas de producción de procesamiento de alimentos

• Equipos de procesos farmacéuticos

• Sistemas de gases médicos

• Instalaciones de bioingeniería

En estos sectores, el sensor no es solo un elemento de medición, sino también una parte fundamental del cumplimiento normativo del proceso.

6. Sensor de presión tipo unión (Hammer Union)

El sensor de presión tipo unión es un producto especializado diseñado para condiciones de trabajo extremas.

Sus características estructurales incluyen:

• Diafragma de medición de alta resistencia

• Estructura especial de transmisión mecánica

• Proceso de encapsulado compacto y robusto

Presenta las siguientes ventajas de rendimiento:

• Resistencia a vibraciones

• Resistencia a impactos de alta presión y alta frecuencia

• Resistencia a la erosión por arena y partículas

• Adaptación a múltiples entornos severos

Campos de aplicación típicos:

• Inyección de cemento

• Fracturación hidráulica

• Refuerzo de perforaciones

• Ingeniería geotécnica

III. Análisis de las características de carga de los sensores de presión

¿Qué son las características de carga?

En condiciones ideales, un sensor de presión solo debería “percibir” la presión medida, sin ejercer ninguna influencia sobre el sistema. Sin embargo, en mediciones reales, la conexión del sensor puede:

• Absorber energía del sistema medido

• Introducir interferencias eléctricas o mecánicas

provocando que la presión medida se desvíe del valor real. Este fenómeno se denomina característica de carga o efecto de carga.

La característica de carga no es un error de instalación, sino una propiedad inherente del sensor, cuyo impacto solo puede minimizarse mediante un diseño adecuado y una selección correcta.

Características de carga de la salida de corriente

La salida de corriente es la forma más común en entornos industriales, siendo el ejemplo típico 4–20mA.

Sus principales ventajas son:

• Alta capacidad antiinterferencias

• Adecuada para transmisión a larga distancia

• Influencia de carga relativamente controlable

La relación de carga más común es:

Carga de salida de corriente del sensor de presión ≤ {(Us − 7.5) ÷ 0.02} Ω

donde:
Us es la tensión de alimentación.

Características de carga de la salida de voltaje

Las formas más comunes de salida de voltaje incluyen 0–5V y 0–10V.

Sus características son:

• Cableado sencillo

• Menor costo del sistema

• Mayor sensibilidad a la impedancia de carga

Requisito general:

Carga de salida de voltaje del sensor de presión ≥ 100 kΩ

Si la impedancia de carga es insuficiente, pueden producirse fácilmente errores de medición e incluso distorsión de la señal.

IV. Consideraciones integrales en la selección de ingeniería

En aplicaciones prácticas de ingeniería, la selección de sensores de presión no debe centrarse en un solo parámetro, sino considerar de forma integral:

• La función de medición y el entorno de trabajo

• Factores de temperatura, humedad, vibración y corrosión

• El tipo de señal de salida y las condiciones de carga

• La integración del sistema y la facilidad de mantenimiento posterior

Solo mediante el análisis combinado de la clasificación funcional y las características de carga es posible lograr un sistema de medición de presión estable, fiable y de funcionamiento a largo plazo.

Conclusión

Los sensores de presión pueden clasificarse, según su función de medición, en tipos de alta temperatura, a prueba de explosión, impermeables, resistentes a impactos, sanitarios y de tipo unión, entre otros. Cada tipo ha sido optimizado estructural y funcionalmente para condiciones de trabajo específicas. Al mismo tiempo, las características de carga, como atributo técnico clave de los sensores de presión, influyen directamente en la precisión de medición y la estabilidad del sistema.

En el contexto de la continua modernización de la automatización industrial, comprender científicamente la clasificación funcional y las características de carga de los sensores de presión constituye la base para lograr mediciones precisas y un control fiable. Nexisense se mantiene siempre orientado a las aplicaciones de ingeniería, proporcionando soluciones de medición de presión más adaptables para diferentes industrias.