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Galgas extensométricas en la tecnología de medición de presión

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Las galgas extensométricas son dispositivos de medición que cambian su resistencia eléctrica mediante deformaciones mecánicas. Se utilizan en una variedad de instrumentos de medición que, además de básculas y celdas de carga, también incluyen sensores de presión.

Los sensores de presión se basan en varias variables físicas, que incluyen inductancia, capacitancia o piezoelectricidad. Sin embargo, la propiedad física más común por la que operan los transmisores de presión es la resistencia eléctrica que se puede observar en la deformación metálica, o efecto piezorresistivo, de los extensómetros semiconductores. La presión está determinada por una deformación mecánica, donde los extensómetros se unen a un soporte elástico. Aquí es importante que las galgas extensométricas puedan seguir los movimientos de este portador. Si una presión actúa sobre el portador, la deformación que surge provoca un cambio en la sección transversal de las pistas conductoras, lo que a su vez provoca un cambio en la resistencia eléctrica. En última instancia, es este cambio en la resistencia eléctrica lo que registra un transductor de presión y a partir del cual se puede determinar la presión.

Figura 1: Las galgas extensométricas se deforman bajo presión

La deformación que actúa sobre el conductor hará que cambie de longitud (Δl). Dado que el volumen sigue siendo el mismo, es la sección transversal y, por lo tanto, la resistencia R la que cambia:

ΔR / R = k • Δl / l

El cambio de resistencia (ΔR) es proporcional al cambio de longitud (Δl) y el factor de proporcionalidad (k) dependerá tanto de la geometría como de las propiedades del material. Mientras que ‘k’ será 2 para conductores metálicos, también puede ser muy alto en semiconductores. Debido a estos ‘factores k’ relativamente altos para los semiconductores, estos son más sensibles y, por lo tanto, pueden medir incluso los cambios de presión más mínimos. Sin embargo, la dependencia de la temperatura también aumenta como resultado de esto.

El cambio de resistencia en las galgas extensométricas metálicas se debe a cambios dimensionales (geometría). En las galgas extensométricas de semiconductores, sin embargo, el cambio se debe a alteraciones en la estructura cristalina ( efecto piezorresistivo ).

La evaluación del cambio de resistencia provocado por una deformación inducida por presión se realiza a través de un circuito puente. Para este propósito, las galgas extensométricas se conectan para formar un puente de Wheatstone (Figura 2). Dos de las galgas extensométricas se colocan en una dirección radial y dos en una tangencial. Es así que dos se estiran y dos se comprimen bajo deformación. Para compensar los efectos de la temperatura y que la señal sea lo más lineal posible, es importante que las galgas extensométricas tengan exactamente las mismas resistencias y estén dispuestas en una geometría exacta.

Figura 2: Circuito puente

Galgas extensométricas metálicas

Entre las galgas extensométricas metálicas, debemos diferenciar entre las variedades de lámina y de película fina.

Las galgas extensométricas de láminas consisten en láminas enrolladas, de solo unas pocas micras de espesor. El constantan se usa normalmente como material aquí, pero también se pueden emplear Karma y Modco, especialmente si se necesita un rango de temperatura mayor o las temperaturas están por debajo de -150 ° C. Constantan tiene un ‘factor k’ muy bajo de 2,05 y, por tanto, no es muy sensible. Teniendo esto en cuenta, el material muestra una menor dependencia de la temperatura, razón por la cual se utiliza con mayor frecuencia en galgas extensométricas de lámina.

Es más probable que se utilicen galgas extensométricas de lámina en celdas de carga. A menudo, no son lo suficientemente sensibles para ser transductores de presión, ya que con ellos no se pueden registrar valores inferiores a una barra. Su rango de temperatura también es relativamente limitado y, dependiendo de la versión, no deben superarse temperaturas de incluso 80 ° C.

Las galgas extensométricas de película fina se producen mediante la denominada técnica de película fina, por ejemplo, mediante deposición de vapor o revestimiento por pulverización catódica. El proceso de fabricación es más complejo aquí y también más caro que para los calibres de lámina. Por otro lado, sin embargo, es posible un rango de temperatura de 170 ° C, siendo también muy buena su estabilidad a largo plazo.

Las galgas extensométricas metálicas de película delgada proporcionan instrumentos de medición estables a largo plazo, pero también bastante costosos. Es cierto que cuanto menores sean las presiones a detectar, mayor será el coste de fabricación. Las presiones bajas de menos de 6 bar solo se pueden detectar con poca precisión.

Galgas extensiométricas semiconductoras

Las galgas extensométricas semiconductoras funcionan por efecto piezorresistivo . El material utilizado en la mayoría de los casos es el silicio. Las galgas extensiométricas semiconductoras tienden a ser más sensibles que la variedad metálica. También suelen estar separados del medio por una membrana de separación, y la presión se transmite a través de un fluido de transferencia.

Figura 3: Dispositivo de medición piezorresistivo

En los materiales semiconductores, el efecto piezorresistivo es unas cincuenta veces más pronunciado que con las galgas extensométricas metálicas. Las galgas extensométricas semiconductoras se pegan a un soporte o se recubren directamente sobre él. Este último permite una unión intensa y asegura la ausencia de histéresis, así como la resistencia al envejecimiento y la estabilidad térmica. Aunque el efecto piezorresistivo no es exclusivo de la galga extensométrica semiconductora, el término “sensor de presión piezorresistivo” se ha utilizado para instrumentos en los que la estructura elástica se deforma bajo presión y las resistencias están integradas en un solo chip. Los transductores de presión piezorresistivos se pueden hacer de tamaño pequeño y (aparte de la membrana) sin partes móviles. Su producción se basa en métodos normales de fabricación de semiconductores. Al mismo tiempo,

Galgas extensométricas piezoeléctricas de película finaestán unidos a un soporte de silicio y separados del soporte por una capa aislante. Esto aumenta los requisitos de fabricación y, por lo tanto, también el precio, pero aquí son posibles rangos de temperatura de -30 ° C a 200 ° C. Gracias a las propiedades altamente elásticas del silicio, solo se puede esperar una baja histéresis con estos. Es el alto ‘factor k’ el que logra la alta sensibilidad, lo que convierte a los transmisores de presión piezorresistivos en la primera opción para los rangos de presión más pequeños en la escala de mbar. Además, se pueden producir dispositivos de pequeñas dimensiones, lo que tiene un efecto positivo en el alcance de las aplicaciones potenciales. Además, la estabilidad a largo plazo y la compatibilidad EMC son muy buenas, y esto último, por supuesto, depende del material de soporte. La compensación de temperatura, sin embargo, requiere un poco más de esfuerzo,Puede leer más sobre la compensación de temperatura aquí .

Las galgas extensométricas de película gruesa se imprimen sobre membranas cerámicas o metálicas. Con un grosor de 20 micrones, son hasta 1.000 veces más gruesos que las galgas extensométricas de película fina. Debido a sus bajos requisitos de producción, estos son más baratos en precio, pero no muy estables a largo plazo debido al envejecimiento de su película gruesa.

Resumen: El tipo de galga extensiométrica utilizada tiene una gran influencia en el instrumento de medición. Factores como el precio, la precisión y la estabilidad a largo plazo juegan un papel importante en la elección del transmisor de presión adecuado . En nuestra experiencia, los transmisores de presión con galgas extensométricas piezoeléctricas de película delgada han demostrado ser los más eficientes porque, gracias a su sensibilidad, pueden registrar amplios rangos de presión con alta precisión, al mismo tiempo que exhiben una buena estabilidad a largo plazo.

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Simulación mecánica previa a proyectos exigentes de medición de presión

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Los métodos de ingeniería y las tecnologías modernas permiten a los fabricantes diseñar transmisores de presión para cumplir con los requisitos prácticos. Esto es especialmente esencial para aplicaciones exigentes.

Las condiciones generales para el desarrollo de campos petroleros en alta mar son extremadamente difíciles. Lejos del continente y a grandes profundidades, aquí los transmisores de presión están expuestos a grandes cargas. La falla funcional es extremadamente costosa, ya que en caso de falla, el módulo debe recuperarse de las profundidades marinas y luego reinstalarse. Es fundamental hacer predicciones fiables de antemano sobre la funcionalidad de la unidad en las condiciones que se van a anticipar. Por esta razón, los componentes individuales del transmisor de presión se exponen primero a una simulación mecánica de las condiciones ambientales que se encuentran en las profundidades marinas.

Figura 1: simulación FEM de una carcasa de sensor

El método de los elementos finitos (FEM) se utiliza en la simulación mecánica. Este es un proceso numérico común para examinar la resistencia de cuerpos con una forma geométricamente compleja. El cuerpo sólido que se va a examinar, como la carcasa de un transmisor de presión, se divide en elementos finitos o cuerpos parciales. Por lo tanto, este es un modelado físico que utiliza un software intensivo en computación para determinar si los elementos finitos y, en última instancia, también la estructura general, resistirían las fuerzas esperadas. La exploración de petróleo se distingue principalmente por presiones muy altas. A una profundidad del mar de 2.500 metros, nada inusual en este campo de aplicación, se ejerce una presión de 250 bar sobre la carcasa. Además de esta presión externa, también se debe tener en cuenta la presión del proceso en sí, que incluso puede ser considerablemente mayor (cuandose producen picos de presión , por ejemplo).

En el método de elementos finitos, por lo tanto, no se examina la resistencia de los transmisores de presión terminados, sino que se realiza un modelado de la manera más realista posible. Si se encuentra una solución que cumpla con las especificaciones del usuario, el producto se probará en un experimento real, que ya no se llevará a cabo virtualmente. En una solución de medición de presión individual para usuarios en la producción de petróleo en alta mar, este experimento en la cámara de presión es de primordial importancia. Estas pruebas hiperbáricas validan los resultados del método de elementos finitos y determinan el límite de carga de los componentes o de todo el sistema. En última instancia, esto garantiza que los usuarios con requisitos especiales de sensores reciban un producto que funcione de manera confiable.

Figura 2: Micrografías de dos carcasas de sensores. Izquierda: sin presurización. Derecha: después de una prueba hiperbárica a 1.500 bar. No se ven cambios, la vivienda es estable.

La figura 2 muestra las micrografías de dos carcasas de sensores idénticas. La carcasa de la izquierda no estaba presurizada, mientras que la de la derecha estaba sometida a una presión de 1.500 bar. Esto corresponde a una columna de agua de 15 kilómetros y, por tanto, mucho más que en el punto más profundo de los océanos. Al optimizar el componente utilizando el método de elementos finitos, se puede modelar para soportar esta enorme presión. En comparación, la Fosa de las Marianas es el punto más profundo de los océanos a 11 kilómetros de profundidad. Por lo tanto, las mediciones de presión tomadas incluso en la propia Fosa de las Marianas no deberían plantear problemas. Por tanto, el margen de seguridad para la mayoría de las aplicaciones es muy alto y se garantiza un funcionamiento fiable.

Otras aplicaciones del método de elementos finitos

Las simulaciones mecánicas no solo son útiles para aplicaciones de alta presión. Como ya se describió en otra parte , la temperatura es un factor de influencia importante en la medición de presión piezorresistiva. Tomemos ahora como ejemplo el tubo de escape de un vehículo de motor. Las temperaturas aquí son muy altas y pueden superar los límites de un transmisor de presión. En este caso de aplicación, el método de elementos finitos se utilizaría para investigar cómo debe diseñarse el transmisor de presión para que no actúe más de 150 ° C de calor sobre la celda de medición.

Las simulaciones mecánicas también pueden ser útiles en el rango de baja presión. Los cambios mecánicos, después de todo, tienen un impacto mucho mayor a bajas presiones. Si bien es poco probable que las desviaciones de medición en el rango de mbar sean decisivas en una aplicación de alta presión, este ya es un valor significativo para un rango de medición por debajo de un bar. Por ejemplo, el elemento de conexión entre el chip de medición y la carcasa suele ser un adhesivo. Si el par es demasiado alto al montar el transmisor de presión, esta conexión podría aflojarse o incluso modificarse ligeramente y las distorsiones se transferirían a la celda de medición. Esto por sí solo puede provocar graves errores de medición. Las propiedades del adhesivo utilizado también se pueden modelar utilizando el método de elementos finitos. El objetivo aquí, por supuesto,

El esfuerzo de las simulaciones mecánicas vale la pena a largo plazo. Los productos no solo pueden diseñarse para cumplir con las especificaciones requeridas, sino que esto también permite optimizar el diseño para que los productos sean lo más fáciles de usar posible.

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Ensuciamiento como causa de desviación en los sensores de presión

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Todos conocemos el dicho de que “no se puede hacer una tortilla sin romper los huevos”. En el desarrollo de nuevos motores de combustión específicamente, esto significa que las partículas de hollín o los residuos de aceite pueden contaminar los sensores empleados.

La consecuencia de este tipo de suciedad se traduce en lecturas cada vez más inexactas. Cuando, por ejemplo, el sistema de escape de un nuevo motor de combustión está siendo monitoreado con transductores de presión, con el tiempo se depositará más y más polvo fino en el diafragma del sensor. Las membranas de los sensores de presión piezorresistivos son muy delgadas para que puedan ofrecer resultados de medición de alta precisión. Pero cuando se forma una capa de hollín sobre esto con el tiempo, reduce la sensibilidad general del transductor de presión.

Protección de transmisores de presión contra partículas

Los usuarios finales toman nota de esta desviación en el sensor realizando mediciones de presión de referencia. Encontrarán diferencias considerables entre los valores de este manómetro de referencia y el sensor sucio en sí. A menudo, sin embargo, las lecturas experimentadas por los usuarios revelan cuándo las señales medidas se desvían demasiado de los resultados esperados. Las fuertes fluctuaciones en estos valores medidos también pueden ser un indicador de contaminación.

STS generalmente recomienda que los usuarios cuyos sensores estén expuestos a la suciedad los revisen después de un máximo de 100 horas de funcionamiento. Además, los usuarios también pueden intentar proteger el sensor tanto como sea posible de la contaminación. Aquí se utilizan dos métodos habituales.

Método 1: lámina protectora

El primer método no reemplaza el mantenimiento del sensor después de un máximo de 100 horas, pero simplifica la limpieza y también preserva la membrana. En este caso, se aplica una lámina protectora metálica muy fina a la membrana para protegerla de la suciedad. Después de un máximo de 100 horas de funcionamiento, esta película simplemente se retira y se reemplaza por una nueva.

Método 2: adaptador de refrigeración

Este método permite a los usuarios matar dos pájaros de un tiro. Al atornillar un adaptador de enfriamiento o una válvula climática en el extremo frontal del puerto de presión, la membrana ahora está protegida en gran medida contra la suciedad. La válvula climática se abre solo cuando realmente hay algo que medir. Cuando no se requiere un control permanente de la presión, este puede ser un buen método para minimizar el grado de contaminación del sensor empleado.

Al mismo tiempo, también se puede garantizar una temperatura constante del sensor a través de este elemento de refrigeración. Además de la contaminación de la membrana, la temperatura también tiene un efecto en la precisión de medición de los transductores de presión piezorresistivos ( más información sobre la influencia de la temperatura en la precisión de los sensores de presión se puede encontrar aquí ).

Limpieza de sensores de presión de contaminación por aceite

La contaminación con petróleo pesado se produce particularmente en el desarrollo de motores marinos. Los aditivos incorporados se depositan especialmente sobre la membrana e incluso pueden dañarla. Estos residuos reducen la sensibilidad del transductor de presión y aquí también debe observarse un servicio regular.

Para mantener la suciedad y sus consecuencias al mínimo posible, se debe considerar la naturaleza del sensor de presión en su selección. Se recomienda una membrana de acero inoxidable, que esté al ras y no tenga canales en los que puedan acumularse incluso los depósitos más pequeños. Cuanto más suave, mejor también se aplica aquí, porque en una membrana rugosa las partículas no deseadas se depositarán más rápido y también serán más difíciles de limpiar.

Para limpiar un sensor de presión sucio, debe retirarse de su aplicación. Aquí se recomienda isopropanol (IPA) como agente de limpieza. Si bien la carcasa del sensor no requiere precauciones especiales, la membrana debe tratarse sin presiones firmes utilizando, por ejemplo, hisopos de algodón. En ningún caso se debe utilizar aire comprimido, ya que las membranas son muy delgadas y, cuando se ejerce demasiada presión, pueden producirse deformaciones.

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Vibraciones: el sensor de presión también se ve afectado

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Prácticamente en todas las aplicaciones donde entran en juego compresores, turbinas y motores, se encuentran vibraciones que también afectan a los sensores de medición. Sin las precauciones adecuadas, esto puede afectar la funcionalidad de los transductores de presión empleados.

Los efectos de la vibración en los sensores de presión pueden ser graves: por un lado, la señal de medición puede verse perturbada por superposición. Si esta vibración se transmite a la señal de salida, los usuarios finales no recibirán resultados de medición útiles. Este efecto se puede observar sin demora y una carga continua aquí también puede conducir a la fatiga del material. Las costuras de soldadura pueden romperse y las conexiones roscadas pueden aflojarse. Ya sea por resultados de medición distorsionados o conexiones mecánicas rotas, las vibraciones pueden hacer que los sensores de presión no funcionen. Afortunadamente, estos efectos indeseables también pueden minimizarse en gran medida.

Prevención de daños en el sistema de medición de presión por vibraciones

La prevención es la mejor medida. Esto requiere que los usuarios sean conscientes de las vibraciones que ocurren en la aplicación respectiva. El primer paso es determinar la frecuencia de vibración de la aplicación. Las vibraciones no provocan daños per se. En las hojas de datos de los fabricantes, el rango de frecuencia en el que no se producen interferencias suele figurar en “Pruebas”. La DIN EN 60068-2-6 se aplica aquí estándar, donde la muestra de ensayo se somete a una gama de frecuencias definida sobre una duración de prueba predeterminado. El objetivo aquí es especificar las frecuencias características de la muestra de prueba. El procedimiento de prueba real se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Cualificación de un prototipo: El sensor de presión se atornilla a un bloque de aluminio que se carga mecánicamente (vibración, aceleración)

Si surgen vibraciones fuertes que exceden las especificaciones del sensor de presión, inicialmente se pueden considerar dos enfoques. El primero tiene que ver con la dimensión espacial: ¿Qué tamaño tiene el transductor de presión y dónde está instalado? Es cierto que cuanto más pesado y grande es un transductor de presión, mayor es el efecto de las vibraciones y menor es la resistencia. Por tanto, puede resultar ventajoso en aplicaciones de fuerte vibración utilizar un transmisor de presión más pequeño, como el ATM.mini , que sufre poco efecto de las vibraciones debido a su pequeña masa.

Además de las dimensiones del transductor de presión, también es decisiva su posición real en la aplicación. Si se asienta a lo largo del eje de vibración, recibirá menos vibración. Sin embargo, cuando se monta a lo largo del eje de vibración, debe ser capaz de soportar todo el alcance de esas vibraciones.

Además, el propio transductor de presión puede equiparse para tolerar aún mejor las vibraciones. Para ello, el transmisor de presión está recubierto de un compuesto de sellado suave, que amortigua las vibraciones y, por lo tanto, protege adecuadamente los componentes mecánicos. En la Figura 2, este compuesto de sellado se ve como transparente y brillante.

Figura 2: Sensor de presión con compuesto sellante

En resumen, se puede decir que fuertes vibraciones podrían dañar el sensor de medición. Al seleccionar un transmisor de presión adecuado para la aplicación (rango de frecuencia, dimensiones), así como un montaje óptimo (a lo largo del eje de vibración), se pueden minimizar los efectos de cualquier vibración. Se proporciona protección adicional al encerrar el sensor en un compuesto sellador humectante (ver Figura 2).

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Los fundamentos de la medición de presión higiénica

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Los requisitos de los transmisores de presión son especialmente elevados en las industrias alimentaria y farmacéutica, así como en las industrias de biotecnología y afines (la industria del envasado y llenado, por ejemplo). A continuación, describiremos lo que los usuarios finales de estas industrias deben considerar al elegir un transmisor de presión adecuado.

El enfoque principal en la medición de presión en las industrias mencionadas es, por supuesto, la higiene. Debe evitarse la contaminación de los productos y la propagación de gérmenes para proteger a los seres humanos y al medio ambiente. Por tanto, los transductores de presión utilizados en entornos sensibles deben cumplir con las normativas de las autoridades pertinentes (Europa: EHEDG; EE. UU .: FDA). Además de los materiales empleados, también se debe observar el diseño de los transmisores de presión.

Diseño de transductores de presión

Los transmisores de presión inocuos para la higiene deben ser fáciles de limpiar y los gérmenes deben tener un área de superficie suficientemente pequeña para atacar. Esto comienza con la construcción de los instrumentos de medición. Por tanto, se deben evitar los espacios muertos, las grietas y los bordes, ya que los gérmenes pueden acumularse en estos puntos y dificultar la limpieza.

Un aspecto igualmente importante es la conexión. Los transmisores de presión deben ser fáciles de desmontar, ya que se deben realizar limpiezas frecuentes en aplicaciones sensibles y las juntas deben cambiarse periódicamente. Esta circunstancia generalmente excluye las roscas de los tornillos. Pero también hay una razón adicional independiente del desmantelamiento, y es que las roscas de los tornillos proporcionan impurezas aún más superficie para atacar. Por esta razón, los transductores de presión higiénicos suelen tener bridas de leche, bridas de abrazadera y bridas DIN.

Todos los componentes deben estar alineados entre sí y se debe respetar un montaje y desmontaje eficaces.

Materiales de transductores de presión

El aspecto de la limpieza también es el foco principal de los materiales empleados. Esto comienza con las superficies de los materiales seleccionados. Tanto la membrana como otros elementos del sensor de presión en contacto con el medio deben tener la menor rugosidad posible. Cuanto más rugoso es un material, más gérmenes pueden adherirse a él y la limpieza se vuelve más difícil. Una rugosidad de 0,8 μm es estándar en aplicaciones higiénicas, aunque no es óptima para todos los procesos. Para cumplir con los requisitos más exigentes, debe considerarse una rugosidad de ≤ 0,4 μm.

La rugosidad, por supuesto, también es causada por la corrosión. Por esta razón, el material de la carcasa juega un papel importante en los transmisores de presión higiénicos. Solo deben usarse aceros inoxidables de alta calidad con un bajo contenido de ferrita para eliminar la corrosión tanto como sea posible. Un ejemplo aquí es el material 1.4404, también conocido como acero V4A, que debido a su 2% de contenido de molibdeno, cumple con mayores requisitos de resistencia a la corrosión. La EHEDG proporciona aquí directrices para la idoneidad de los materiales de construcción en los procesos individuales en cuestión.

El requisito de suavidad, por supuesto, también se aplica a los materiales de sellado, que deben ser química y térmicamente estables. Si no lo son, se vuelven porosos con el tiempo y ofrecen una superficie ideal para el ataque. STS utiliza Viton para sus transmisores de presión higiénicos, un fluoroelastómero con alta resistencia térmica y química, que soporta los hidrocarburos incluso a temperaturas más altas sin hincharse ni volverse poroso.

Los requisitos de los materiales empleados se derivan de los procesos de limpieza en las industrias alimentaria y farmacéutica, así como de la biotecnología. Los transmisores de presión utilizados en instalaciones cerradas deben poder soportar los procedimientos de limpieza de limpieza en el lugar (CIP) y esterilización en el lugar (SIP). En estos procesos, las instalaciones se limpian sin más desmontaje. Para aclarar las demandas de estos materiales, el método CIP en sí debe describirse brevemente ahora:

En el primer paso, la contaminación gruesa se elimina mediante un enjuague previo con agua.
A continuación, se utiliza un agente alcalino.
Este detergente alcalino luego se enjuaga con agua.
Para eliminar la cal y depósitos similares, las instalaciones se enjuagan con un ácido.
El ácido ahora se enjuaga con agua.
Luego se usa un desinfectante para matar los microorganismos.
Un enjuague con agua ultrapura para rematar.

En el proceso SIP, se introduce vapor en la aplicación a una temperatura promedio de 140 grados Celsius. Por tanto, los transmisores de presión deben poder sobrevivir a estas temperaturas correspondientes sin sufrir daños.

Un último aspecto de la selección del material recae en el fluido de transferencia de presión. En los transmisores de presión “normales”, a menudo se utilizan aceites de silicona. Sin embargo, estos pueden contaminar el medio del proceso si el transmisor de presión está dañado. La cerveza, por ejemplo, ya no haría espuma, solo por nombrar un ejemplo comparativamente inofensivo de la industria alimentaria. Aquí solo se pueden usar los fluidos enumerados por las autoridades.

ATM / F – Transmisor de presión higiénico

Otros aspectos / casos especiales

Si bien los aspectos mencionados anteriormente pertenecen a una medición de presión higiénica, hay otros dos puntos que pueden ser de relevancia para algunos usuarios. Esto ciertamente incluye seguridad contra explosiones con certificación ATEX. Además, la posibilidad de reajuste, que la mayoría de los transmisores de presión ya no tienen, también puede ser un factor de coste importante. En procesos particularmente críticos en la industria biotecnológica o farmacéutica, los instrumentos de medición utilizados deben validarse cada tres meses. Si estos se pueden ajustar recientemente en un laboratorio de calibración, cuando sea apropiado, entonces esta es una ventaja que no debe ignorarse.

Otro caso especial podría ser la combinación de medición de presión y temperatura. Por ejemplo, un cliente de STS necesitaba monitorizar la temperatura en una máquina de envasado para agujas de inyección estériles además de la medición de la presión. Cuando ambas aplicaciones se pueden combinar en un solo instrumento higiénico, se minimiza tanto el espacio necesario como el esfuerzo de limpieza.

Sin embargo, este caso especial también sirve como ejemplo para la medición de presión en entornos sensibles, ya que los usuarios deben cumplir con directrices estrictas. Y estos también pueden diferir de un proceso a otro (con respecto a los materiales permitidos, por ejemplo). Gracias al principio de diseño modular de STS, los transmisores de presión higiénicos también se pueden adaptar a los requisitos individuales en el menor tiempo posible.

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Trazabilidad en la calibración de transmisores de presión

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Las cargas mecánicas, químicas y térmicas con el tiempo reducen la precisión de un transmisor de presión. Por esta razón, deben calibrarse periódicamente, y es en este contexto donde el término “rastreable” juega un papel importante.

La calibración de transmisores de presión implica probar su precisión y reconocer lecturas desplazadas en una etapa temprana. Por tanto, se realiza una calibración antes de un ajuste, durante la cual se corrigen posibles averías. La calibración en sí se realiza con la ayuda de un dispositivo de referencia (o estándar). La precisión de este dispositivo de referencia debe ser trazable a un estándar nacional para cumplir con series de estándares importantes como EN ISO 9000 y EN 45000.

La jerarquía de calibración

Para garantizar la comparabilidad de los resultados medidos, estos deben ser trazables a un estándar nacional a través de una cadena de mediciones comparativas. Si imaginamos esta jerarquía como una pirámide, entonces la precisión aumentará de manera ascendente. En el pináculo se encuentra el estándar nacional aplicado por los institutos nacionales de metrología. En Alemania, es el Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB), la autoridad nacional de análisis, el responsable de la metrología. En los Estados Unidos es el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST. El estándar de referencia (también denominado estándar primario) es normalmente un comprobador de peso muerto. Con una incertidumbre de medición de <0,005%, esto ofrece la mayor precisión posible.

Para cumplir con su tarea de ofrecer servicios a la ciencia y la empresa en el campo de la calibración, PTB también colabora con laboratorios de calibración acreditados. Estos utilizan estándares de fábrica o de trabajo, que luego se calibran a intervalos regulares con los estándares de referencia del instituto nacional. Los estándares de trabajo residen directamente debajo del estándar de referencia dentro de la jerarquía y tienen una incertidumbre de medición típica de> 0,005% a 0,05%. Los estándares de fábrica, que también se aplican en la producción con la función de garantía de calidad, tienen una incertidumbre de medición típica de> 0,05% a 0,6%. En el nivel más bajo de la estructura jerárquica se encuentran los dispositivos de prueba internos

Cada uno de estos dispositivos de referencia se calibra utilizando el siguiente estándar superior dentro de la jerarquía. La incertidumbre de medición del estándar debe ser de tres a cuatro veces menor que la del dispositivo de referencia a calibrar.

Cualquier equipo de prueba utilizado internamente también debe ser rastreable a la norma nacional. Por tanto, la trazabilidad describe el proceso mediante el cual las lecturas de un dispositivo de medición en una o más etapas, según el tipo de dispositivo involucrado, se pueden comparar con un estándar primario para la variable de medición relevante. El Organismo de Acreditación Alemán (DakkS) ha definido los siguientes elementos con respecto a la trazabilidad:

La cadena de comparación debe permanecer ininterrumpida (por ejemplo, no omitiendo un paso o comparando un dispositivo de prueba directamente con el estándar de referencia).
Se debe conocer la incertidumbre de la medición para cada paso de la cadena, de modo que se pueda calcular la incertidumbre total en toda la cadena.
Deberá documentarse cada paso de la cadena de medición.
Todos los organismos que realicen uno o más pasos en la trazabilidad deben poder demostrar su competencia mediante acreditaciones adecuadas.
La cadena de comparación tiene que terminar con estándares primarios para realizar unidades SI.
Las recalibraciones deben realizarse a intervalos regulares. Estos períodos de tiempo dependen de una serie de factores, incluida la frecuencia y la naturaleza del uso.

DAkkS proporciona aquí información más detallada sobre la trazabilidad de los equipos de medición y prueba según las normas nacionales .

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