Al seleccionar el transductor de presión adecuado, el conocimiento de las temperaturas que pueden surgir es de suma importancia. Si la tecnología de medición utilizada no está adecuadamente compensada por temperatura, el resultado neto serán graves inexactitudes y otros riesgos.
Esta es la razón por la que los usuarios finales necesitan saber de antemano qué temperaturas se esperan dentro de su propia aplicación específica. Hay dos valores a considerar aquí: la temperatura del medio y la temperatura ambiente. Ambos valores son importantes. La temperatura del medio es el valor al que hace contacto el puerto de presión. La temperatura ambiente, sin embargo, es el valor que surge en el entorno que rodea la aplicación y finalmente afecta las conexiones eléctricas. Ambos valores pueden ser muy diferentes entre sí, pero cada uno también tiene consecuencias diferentes.
¿Por qué la temperatura es un factor importante?
Los materiales utilizados en los transductores de presión piezorresistivos muestran una cierta dependencia de la temperatura ( lea más sobre las características térmicas de los transmisores de presión piezorresistivos aquí ). El comportamiento de medición del transductor de presión también cambia con la temperatura. Como resultado, ahora surgirán compensaciones del cero y errores de intervalo relacionados con la temperatura. Expresado en términos simples, si se alcanza una presión de 10 bar a 25 ° C y luego por segunda vez a 100 ° C, se obtendrán diferentes valores de medición. Para los usuarios que ven una hoja de datos, esto significa que los valores de precisión excelentes son realmente de poca utilidad cuando la compensación de temperatura en sí misma sigue siendo insuficiente.
Además de evitar errores de medición graves, la funcionalidad mecánica del instrumento de medición también depende de la temperatura existente. Esto afecta principalmente a componentes como las conexiones eléctricas y los cables utilizados para la transmisión de valores medidos. Muy pocos de los materiales estándar pueden soportar temperaturas alrededor de los 100 ° C, aunque solo por encima de ellos. Los enchufes de cable y los cables mismos pueden derretirse o incluso incendiarse aquí. Además de la precisión de la medición, la temperatura también influye en la seguridad operativa.
Afortunadamente, los usuarios no tienen que vivir con estos riesgos, ya que los transductores de presión se pueden optimizar para diferentes condiciones de temperatura, por un lado mediante compensación de temperatura y, por otro, utilizando elementos de refrigeración adicionales y materiales particularmente resistentes al calor.
Se pueden evitar los errores de temperatura
Los fabricantes de sensores de presión emplean compensación de temperatura. Los productos de STS, por ejemplo, están optimizados de serie para temperaturas de funcionamiento de -0 ° C a 70 ° C. Cuanto más se desvía la temperatura de estos valores, mayor es la inexactitud de la medición. Un instrumento de medición optimizado para un rango de 0 ° C a 70 ° C pero utilizado a temperaturas de alrededor de 100 ° C ya no alcanzará los valores de precisión especificados. En este caso, se debe implementar un sensor, que en realidad se compensa con temperaturas de alrededor de 100 ° C.
Hay dos formas de compensación de temperatura:
- Compensación pasiva: las resistencias dependientes de la temperatura se activan en el puente de Wheatstone
- Compensación activa (compensación polinomial): se alcanzan varias presiones a temperaturas crecientes dentro de un gabinete de calefacción. A continuación, se comparan con los valores de un estándar de calibración . Los coeficientes de temperatura determinados a partir de esto se introducen a continuación en la electrónica del transmisor de presión para que los errores de temperatura en la práctica real puedan ahora compensarse “activamente”.
La compensación de temperatura activa sigue siendo el método preferido porque conduce a los resultados más precisos.
La compensación de temperatura en sí misma, por otro lado, tiene sus limitaciones. Como se mencionó anteriormente, la temperatura no solo afecta la precisión de un transmisor de presión. Los componentes mecánicos de la celda de medición también sufren a temperaturas superiores a 150 ° C. A estas temperaturas, los contactos y las uniones pueden aflojarse y el propio sensor sufre daños. Si se esperan temperaturas del medio excepcionalmente altas, se requerirán elementos de enfriamiento adicionales para garantizar la funcionalidad del sensor.
Elementos refrigerantes a temperaturas del medio muy altas
Para proteger el transmisor de presión de temperaturas muy altas, hay cuatro variantes que pueden emplearse dependiendo de la aplicación y la temperatura involucrada.
Variante A: temperaturas del medio de alrededor de 150 ° C
En esta variante, un elemento de aleta de refrigeración está integrado entre la celda de medición y el amplificador. Aquí se trata de separar la electrónica de la aplicación real, de modo que estos no se vean dañados por las temperaturas elevadas.
Variante B: Temperaturas superiores a 150 ° C
Si el medio está muy caliente, se enrosca un elemento de refrigeración delante del puerto de presión (por ejemplo, aletas de refrigeración que se pueden atornillar por ambos lados). De este modo, el puerto de presión entra ahora en contacto únicamente con el medio enfriado. Estas aletas de enfriamiento conectadas hacia adelante no tienen ningún efecto en la precisión del sensor. Sin embargo, si el medio fuera vapor extremadamente caliente, se utilizaría un sifón como elemento de enfriamiento.
Variante C: Temperaturas extremadamente altas (hasta 250 ° C)
Cuando la temperatura del medio es extremadamente alta, ahora se puede usar un sistema de aislamiento orientado hacia adelante que incorpore una sección de enfriamiento. Esta variante, sin embargo, tiene un tamaño bastante grande y afecta negativamente la precisión.
Transductor de presión con seccionador delantero y sección de enfriamiento para temperaturas del medio de hasta 250 ° C
Variante D: Caso especial de armario calefactor o cámara climática
Cuando las mediciones de presión son necesarias dentro de un gabinete de calentamiento a temperaturas ambiente de hasta 150 ° C, la electrónica del transmisor de presión no puede exponerse a estas temperaturas sin sufrir daños. En este caso, solo la celda de medición (con puerto de presión y carcasa de acero inoxidable) se encuentra dentro del gabinete, con esto conectado a la electrónica remota fuera del gabinete (también alojada en una carcasa de acero inoxidable) a través de un cable FEP de alta temperatura.
En resumen: la consulta es el rey
La precisión de los sensores de presión piezorresistivos está influenciada por las condiciones de temperatura. Las temperaturas que actúan sobre el puerto de presión se pueden compensar de forma pasiva o activa de modo que el sensor de presión utilizado cumpla con los requisitos de precisión en el rango de temperatura previsto. Además, también debe tenerse en cuenta la influencia de la temperatura ambiente en los componentes mecánicos del instrumento de medición. Utilizando elementos de refrigeración montados en la parte delantera y materiales resistentes al calor, esto también se puede controlar. Por lo tanto, los usuarios siempre deben confiar en el asesoramiento integral ofrecido por el fabricante y asegurarse de que los transductores de presión disponibles se puedan optimizar para sus propias aplicaciones específicas.
