Sensores de presión del dispositivo de prueba: medición de presión en el compartimiento del motor de la aeronave

Sensores de presión del dispositivo de prueba: medición de presión en el compartimiento del motor de la aeronave

Como muchos ingenieros han descubierto para su disgusto, lidiar con las mediciones de presión en el compartimiento del motor de un avión puede ser una experiencia delicada y frustrante. El calor, las vibraciones, la orientación y una multitud de otros factores entran en juego. Entonces, ¿cómo podemos esperar desarrollar un método para lecturas consistentes y precisas? Bueno, naturalmente, nos quedan horas, días y probablemente meses de pruebas. Sin embargo, todavía necesitamos un sensor de prueba que pueda estar a la altura de las circunstancias, funcionar a través de todas estas condiciones cambiantes y producir continuamente resultados correctos y repetibles. Después de todo, somos ingenieros y los resultados repetibles son una necesidad ocupacional. Afortunadamente para nosotros, STS ha dado un paso al frente para proporcionar una serie completa de sensores de presión. para satisfacer todas nuestras necesidades de prueba. Donde esas necesidades pueden variar desde requisitos de temperatura específicos, restricciones de tamaño, material de sellado y señales de salida eléctricas. Todos los requisitos de SE se cubrirán en el siguiente artículo a medida que abordamos el uso del transmisor de presión STS para nuestras necesidades de prueba.

Continuando con nuestro ejemplo del compartimiento del motor, centrémonos en la presión del aceite. Una de las primeras preocupaciones al seleccionar un sensor de presión para esta prueba es la resistencia a la temperatura. Naturalmente, hace bastante calor al lado del motor de un avión; por tanto, debemos preguntarnos, ¿se puede montar el sensor solo o necesita una pantalla térmica? Más importante aún, ¿el sensor funcionará correctamente cuando los componentes comiencen a calentarse? ¡Las lecturas erráticas de la presión de aceite son muy bajas en la lista de deseos de un piloto! Por tanto, ambos son puntos válidos; pero no te preocupes demasiado. La línea STS de sensores de presión incluye una excelente resistencia a la temperatura, hasta 125 °C. Esto, en la mayoría de los casos, se encarga de nuestras preocupaciones de temperatura iniciales y permite que el sensor se monte en la posición más lógica en el compartimiento del motor sin la necesidad de preocuparse por la interferencia de temperatura. Además, podemos manipular, manipular y ajustar la ubicación del sensor de prueba sin mirar constantemente por encima del hombro para ver si el aumento de temperatura manipulará nuestros resultados. Esto nos proporciona una gran flexibilidad al construir nuestro plan de prueba. 

En el mismo tema de las ubicaciones de montaje, el tamaño del sensor también es crucial. Tratar de encajar una caja desgarbada junto a su elegante motor para una serie de pruebas de presión de aceite sin duda resultaría en algunas cejas levantadas entre todos los involucrados. Además, el espacio en esta área es constantemente escaso. Sin embargo, ese es un puente que no tiene que cruzar, ya que STS ha producido un sensor de presión de perfil bajo y muy compacto que permite un montaje conveniente en toda su área de operaciones de prueba. Gracias a las opciones de personalización avanzadas, de las que hablaremos más adelante, las dimensiones exactas varían de un sensor a otro. Sin embargo, tienden a caer dentro del rango de 50-60 mm (2,0-2,4 ”). Este tamaño pequeño permite una fijación fácil con abrazaderas Adel comunes o cualquier otro soporte disponible en el estante sin perder el tiempo para diseñar un esquema de montaje personalizado, o intentar idear un nuevo método de fijación demasiado complicado cada vez que el sensor tiene que ser reubicado la posición óptima para las lecturas de presión de aceite. Con todo, esto es sin duda un ahorro de tiempo cuando nos concentramos en una serie de pruebas oportuna y eficiente.  

El último factor que tocaremos y que puede ser invaluable para nuestras pruebas de presión es la personalización. La mayoría de las veces, los sensores de presión que están disponibles en el mercado para dicha prueba tienen un alcance bien definido en el que operan. Una única configuración que funciona mejor en ‘este’ rango de presión, para ‘esa’ frecuencia de recolección y todo viene con solo ‘este’ diseño de producto. Sin embargo, los sensores de presión STS ofrecen varias opciones y personalizaciones que nos dan la libertad de no limitar nuestra prueba en función de las capacidades individuales de nuestro sensor.  

Para nuestro ejemplo, por supuesto, debemos tener un material de sellado que no contamine los aceites ni se degrade con la exposición constante. Bueno, tenemos varias opciones para los sellos del sensor que pueden lograr precisamente eso, incluidos EPDM y Viton para garantizar que el sensor esté funcionando al máximo rendimiento durante toda la prueba. O, por el contrario, podemos optar por un sellado metálicoopción para garantizar resultados de prueba adecuados. Es más, quizás necesitemos una conexión de diafragma frontal, con un cable PUR, junto con una señal de salida de 20 mA. STS puede ofrecer exactamente eso, junto con cualquier cantidad de otras combinaciones para garantizar que la conexión del proceso, las señales eléctricas y de salida, la conexión de presión y los sellos sean exactamente lo que necesitamos. Básicamente, el sensor se selecciona con precisión para nuestra prueba y no simplemente un componente que necesitamos calzar en la configuración de la prueba.  

En resumen, debemos diseñar una serie de pruebas de presión de aceite; y como ocurre con la mayoría de las pruebas, se manipularán muchos de los factores. El calor, el método de montaje, el rango de presión y una cantidad asombrosamente grande de otros problemas cambiarán constantemente durante el transcurso de la prueba. Para colmo, necesitamos un transmisor de presión de prueba que pueda caber en este sobre y producir resultados precisos de manera consistente. Bueno, al menos podemos cortar ese problema de raíz de inmediato incorporando un transmisor de presión STS para nuestro régimen de prueba. Los rangos de alta temperatura y presión, combinados con sellos personalizados, conexiones de proceso, salidas eléctricas y de señal, y el diseño general aseguran que este es un sensor que puede preconfigurarse para deslizarse sin problemas en su aparato de prueba.

Medición de presión de combustibles: la selección del material es decisiva

Medición de presión de combustibles: la selección del material es decisiva

Los líquidos y gases agresivos plantean un desafío particular a la tecnología de detección de presión empleada. Por esta razón, se requieren sensores que se puedan ajustar de manera flexible a los requisitos particulares. Con la serie de productos ATM.1ST , siempre estará seguro. 

Una característica importante del producto de los transmisores de presión es su construcción modular. Se pueden ensamblar una variedad de componentes mecánicos y eléctricos, según la aplicación, para:

  1. mantener de forma óptima el uso de transmisores de presión adaptados, y
  2. garantizar una implementación rápida de la configuración de medición.

igura 1: Montaje de un sensor de presión con celda de medición de junta tórica

La base para esto son celdas de medición de alta calidad de naturaleza piezorresistiva, que se sellan con juntas tóricas. Esta construcción permite multitud de combinaciones. Dependiendo del uso dentro del medio presurizado, se emplean varios materiales de juntas tóricas (Viton, EPDM o Kalrez) para adaptar de manera óptima los sensores de presión a esa aplicación en particular.

Figura 2: Ejemplo de una celda de medición de presión con asiento metálico

Para la aplicación en medios agresivos como combustibles (diesel, gasolina,…) o en operaciones de alta presión, sin embargo, el sellado con juntas tóricas se vuelve inadecuado. En tales entornos, la celda de medición debe soldarse junto con el puerto de presión. Por este motivo, se desarrolló una variante de sellado de metales sin elastómeros para aplicaciones en combustibles: la gama de productos ATM.1ST .

Estas versiones sin elastómero (sellado de metal) se pueden ofrecer en los más diversos diseños mecánicos. En la clase de precisión de 0.05% FS, el transmisor de presión está disponible en rangos de presión nominal de 0… 20 bar hasta 0… 100 bar y con una señal de salida de 4 – 20 mA.

En la clase de precisión del 0,1%, los sensores de presión se ofrecen en rangos de presión nominal de 0… 20 bar hasta 0… 700 bar y en versiones de 4-20 mA o 0-5/10 V.

Los transmisores analógicos están calibrados en dos rangos de temperatura, -25… 125 ° C (estándar) o -40… 125 ° C (opcional). En ambos rangos de temperatura, se garantiza una banda de error total de <0,4% FS.

Con una forma abreviada, carcasa robusta y una flexibilidad muy alta, la gama de productos ATM.1ST permite a los usuarios finales configurar estos sensores de presión de acuerdo con los requisitos imperantes. Independientemente del puerto de presión o la conexión eléctrica, hay disponible una amplia gama de posibilidades de montaje mecánico.

Con esta convincente especificación técnica, estos sensores de presión son ideales para diversos campos de aplicación en tecnología de medición o ingeniería de plantas y mecánica, así como en el equipamiento de bancos de prueba o instalaciones de calibración.

Medición de presión de combustibles: la selección del material es decisiva

Minimizar las emisiones de contaminantes mediante la tecnología de detección de presión

Las acciones de retiro del mercado en la industria del automóvil tienen consecuencias generalizadas. Los fabricantes tienen que lidiar con una enorme pérdida de imagen, así como con mayores costos. Los propietarios de vehículos, por otro lado, reaccionan con ira e incertidumbre. Un revuelo particularmente importante ha surgido durante el año pasado con el escándalo que rodea a las cifras de emisiones manipuladas. La política, a su vez, reaccionó y señaló nuevos procedimientos de prueba.

La industria del automóvil ha desencadenado una verdadera crisis de retiro del mercado en los últimos dos años. Solo en los EE. UU., La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) ordenó la retirada del mercado de unos 51 millones de vehículos durante 2015. Esto supera con creces el número realmente vendido en ese mismo año, a pesar de que los vehículos retirados no estaban todos relacionados con cifras de emisiones manipuladas. Unos 11 millones de estos vehículos provienen solo del escándalo “Dieselgate” que involucra al fabricante Volkswagen. Las pérdidas involucradas son enormes.

La presión de los costos y una complejidad creciente de los sistemas integrados en los vehículos están asociados con una mayor susceptibilidad a errores y las acciones de recuperación resultantes. Este desafío debe afrontarse principalmente mediante sistemas de control mejorados e incluso más fiables, por parte de los fabricantes y proveedores, así como de los órganos de supervisión gubernamentales responsables del seguimiento de las especificaciones legales. Por lo tanto, se necesita un equipo de medición de alta calidad, que pueda ofrecer los resultados más precisos en diferentes condiciones y, por lo tanto, garantizar una calificación de estándares óptima (o postcalificación). Desde entonces, se ha abierto una importante demanda a este respecto.

La mejor tecnología de medición de presión para los mejores motores de combustión

En el desarrollo de motores de combustión, se requieren transmisores de presión de alta precisión que, durante el análisis de combustión, pueden facilitar la medición exacta de las presiones de los cilindros, así como las presiones de admisión y escape. Los sensores de presión absoluta (intercambio de gases) y los sensores de alta presión (medición de la presión de inyección) también deben ser del más alto grado, ya que, especialmente en este último caso, el potencial de minimización de contaminantes es enorme. En este sentido, las partículas de los motores de gasolina se pueden reducir mediante un aumento de la presión de inyección. Algunos proveedores ya están trabajando para aumentar las presiones de inyección a 350 bar o incluso más.

La medición de emisiones móviles está en camino

Las agencias reguladoras estatales están introduciendo actualmente el “Nuevo ciclo de conducción europeo (NEDC)” estandarizado para mediciones de gases de escape y consumo. Como hemos visto, los procedimientos de prueba han dado a los fabricantes toda la libertad de influir en las mediciones en su propio beneficio, ya que el vehículo se examina solo en una instalación de prueba en lugar de en condiciones del mundo real.

Una vez que se conocieron las manipulaciones, el Comité de Expertos de la Unión Europea decidió en mayo de 2015 que las emisiones durante la homologación de tipo se probarán a partir de finales de 2017 en condiciones prácticas de conducción, conocidas como emisiones reales de conducción (RDE). Las condiciones de laboratorio para controles convencionales se complementarán con un procedimiento que evita el uso de dispositivos de corte durante las pruebas. El vehículo que se probará se examinará en una pista abierta y, por lo tanto, se someterá a condiciones variables. Además, también se realizarán procedimientos aleatorios de frenado y aceleración.

Afrontando nuevos desafíos: utilizando soluciones modulares de sensores de presión

Evidentemente, el procedimiento RDE plantea desafíos particulares a la tecnología de medición utilizada. En la optimización de las cifras de emisiones para motores de combustión, el énfasis inicial recae en la medición de la presión absoluta y relativa. Con los nuevos procedimientos de medición en mente, estos deben funcionar de manera confiable en un amplio rango de temperatura. Ya sea en las profundidades del invierno o en las alturas del verano, los valores medidos deben ser absolutamente fiables para reflejar una imagen realista de las cifras reales de gases de escape. También es evidente que el funcionamiento a presiones más altas puede lograr reducciones significativas. Por esta razón, las presiones más altas también deben poder medirse. El hecho de que la tecnología de detección de presión empleada funcione sin fallas en las aplicaciones móviles, dados los nuevos procedimientos, es evidente.

Las soluciones estándar no pueden lograr este objetivo. Incluso más que eso, en realidad son parte del problema. Los desafíos individuales requieren soluciones individuales. También se requieren instrumentos que sean lo suficientemente precisos como flexibles para funcionar de manera confiable en diferentes aplicaciones. Solo siguiendo este camino se pueden conciliar la rentabilidad y la precisión. Está claro que los sistemas modulares serían ideales en este contexto. En coordinación con el fabricante, estos pueden adaptarse a los requisitos individuales y, por lo tanto, ofrecer resultados altamente fiables. Esto representa una ventaja particular en el desarrollo de nuevos motores, ya que las adaptaciones se pueden realizar de forma sencilla y rápida.

Una experiencia que nuestros clientes llevan haciendo a diario y desde hace casi 30 años. Como fabricante líder de sistemas de medición modulares específicos para el cliente, podemos ofrecer soluciones de medición de presión a medida en un plazo breve y en una cooperación competente con los fabricantes. Visto desde la perspectiva de las mediciones, no existen obstáculos para el desarrollo de nuevos motores de bajo consumo de combustible, así como para su prueba en condiciones prácticas del mundo real.

Sensores de presión en el automovilismo: donde una fracción de un caballo de fuerza es decisiva

Sensores de presión en el automovilismo: donde una fracción de un caballo de fuerza es decisiva

“¡El ganador se lo lleva todo!” El mundo del automovilismo se divide en ganadores y perdedores, y el piloto exitoso disfruta de la ducha de champán. El resultado preliminar, sin embargo, tiene lugar en el banco de pruebas de desarrollo del motor, con sensores de presión de alto rendimiento que representan la ventaja competitiva decisiva.

STS suministra sensores de presión a clientes del mundo del automovilismo, incluidos los participantes de la Fórmula 1 y NASCAR. Ambas series de carreras, a pesar de todas sus diferencias, tienen una cosa en común. Cada caballo de fuerza cuenta y representa la ventaja decisiva en la pista. Cuando cada décima de caballo de fuerza debe ser obtenida de un análisis extenso en bancos de pruebas de motores, los resultados finales deben ser absolutamente confiables hasta el último decimal.

Tecnología de medición de presión en el desarrollo de motores de Fórmula 1

El reglamento actual de motores en la Fórmula 1 se introdujo en 2014. Se impulsan motores en V de seis cilindros, 1,6 litros de cilindrada y un solo turbocompresor . Las velocidades de revoluciones alcanzan hasta 15.000 min −1 . El Sistema de recuperación de energía cinética (KERS), un sistema eléctrico para recuperar energía al frenar introducido por primera vez en 2009, ahora ha sido reemplazado por el Sistema de recuperación de energía (ERS). En la Fórmula 1 moderna, los motores implicados son, por tanto, de tipo híbrido. El futuro de la Fórmula 1, por esta razón, hace tiempo que se convirtió en el presente. La serie de carreras quizás más exitosa en todo el mundo es también un laboratorio de pruebas para la carretera. Desde frenos de disco hasta diagnósticos por computadora, muchas tecnologías que ahora se encuentran en el tráfico cotidiano tienen su origen en los centros de desarrollo de la Fórmula 1.

Las regulaciones de motor vigentes, que delimitan uniformemente los parámetros para todos los equipos, hacen que la investigación exhaustiva en el banco de pruebas sea esencial para obtener la ventaja decisiva. Cada caballo de fuerza cuenta. En comparación con las pruebas para vehículos en tráfico rodado normal, se aplican diferentes requisitos, hasta cierto punto. Las presiones del aceite y del agua son más altas, al igual que las temperaturas que surgen. Cuando el objetivo es mejorar el ahorro de combustible y aumentar el rendimiento, es esencial realizar pruebas exhaustivas en condiciones de carrera. Además, la precisión de los resultados medidos en el rango de temperatura requerido es de gran importancia. En la Fórmula 1, los grandes saltos en términos de caballos de fuerza a menudo no son el caso: las mejoras incluso en las regiones decimales son motivo de celebración en este elevado nivel de rendimiento.

A la luz de estos desafíos, un conocido equipo de carreras de Fórmula 1 se acercó a STS, ya que la tecnología de sensores empleada hasta ahora no cumplía con sus altos requisitos. Los instrumentos de medición utilizados eran demasiado grandes y pesados. Sin embargo, aún más grave fue el problema de que se tuvo que incorporar tecnología de enfriamiento adicional en el banco de pruebas, ya que las temperaturas del sensor aumentarían rápidamente por encima del máximo. Por tanto, los resultados medidos en este escenario no tendrían ningún valor.

El objetivo de los desarrolladores era adquirir sensores de presión que permitieran estandarizar y hacer obsoletos los elementos de refrigeración adicionales. Los temas de peso y tamaño también juegan un papel, ya que estos factores influyen en el rendimiento del automóvil a toda velocidad.

STS proporcionó al equipo de carreras un nuevo sensor de la serie ATM , disponible en el mercado a partir del otoño de este año. Este sensor puntuó no solo en la precisión deseada en el rango de temperatura requerido, sino que también proporcionó una ventaja decisiva adicional que podría optimizar de manera duradera el desarrollo del motor. Con los sensores usados ​​anteriormente de otro fabricante, hubo fallas al cambiar a los sistemas híbridos empleados desde 2014. Los resultados fueron que el banco de pruebas se apagaba y las mediciones a más largo plazo eran prácticamente imposibles. Los sensores ATM de STS son a prueba de fallas y, por lo tanto, permiten realizar pruebas exhaustivas en el camino hacia el podio de la victoria.

Tecnología de medición de presión en el desarrollo de motores NASCAR

Aunque los motores híbridos no están integrados en los stock cars de NASCAR, aún se requieren pruebas exhaustivas para lograr el rendimiento óptimo. También en este deporte, un conocido fabricante de motores ha optado por la tecnología de medición de presión de STS. Durante extensas pruebas, unos 200 transmisores de presión ATM.1ST han estado controlando las presiones del aceite, el agua, el combustible y el aire. Desde las presiones de aire que llegan al motor hasta las mejoras en el flujo de aceite, el objetivo es examinar con precisión varios factores para lograr incluso el más mínimo aumento en el rendimiento (aquí se trata de aproximadamente 900 CV). Al igual que con la Fórmula 1, se requiere la máxima precisión. ¡El alcance aquí equivale a solo una décima parte de un caballo de fuerza!

La elección del fabricante fue para el transmisor de presión ATM.1ST , ya que no tiene rival en sus características de rendimiento requeridas.

  • La modularidad de los sensores STS también permite al fabricante conectar un adaptador de presión especial.
  • Un error total de ≤ ± 0,30% FS permite análisis significativos para mejorar el rendimiento del motor.
  • La estabilidad a largo plazo minimiza considerablemente la necesidad de calibración.
  • El rango de medición de presión de 100 mbar… 1.000 bar se adapta bien a las presiones que surgen durante el desarrollo del motor.
  • La excelente compensación de temperatura permite obtener resultados precisos en un amplio rango de temperaturas, un criterio decisivo para las temperaturas en aumento pronunciado durante las pruebas de rendimiento en estos niveles más altos.

Ya sea en la Fórmula 1 o en NASCAR, el camino hacia el podio de la victoria pasa por los bancos de pruebas de motores. En el campo de los deportes de motor de alto rendimiento en particular, se requieren sensores de alta precisión para monitorear todos los datos importantes, desde las presiones de aceite y agua hasta las presiones de aire y combustible. Además de la precisión, la capacidad a prueba de fallas también juega un papel importante para poder realizar pruebas esenciales a largo plazo que producen resultados confiables.

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