Sensors de Pressió, Nivell i Cabal: Tipus i Funcionament

Tipus de Sensors de Pressió

Columna de líquid o tub en U

Utilitza el mercuri com a líquid manomètric per excel·lència per la seva elevada densitat. D’aquesta manera, es poden realitzar mesures d’elevades diferències de pressions en una diferència d’alçada força inferior.

Tub Bourdon

Tub que forma gairebé un anell complet i està tancat per un extrem. En augmentar la pressió a l’interior del tub, aquest tendeix a posar-se recte. Aquest moviment es transmet mitjançant engranatges a una agulla indicadora.

Diafragma

Consisteix en una o varies càpsules circulars connectades rígidament entre si per soldadura, de forma que, en aplicar pressió, cada càpsula es deforma. La suma d’aquestes petites deformacions s'amplifica per un joc de palanques. El moviment té una relació lineal amb l’augment de pressió en un interval de mesura on es garanteixi el mínim d'histèresi i desviació permanent del zero.

Manxa

Té el mateix principi que els sensors de diafragma. Està format per una sola peça sense soldadures que pot deformar-se axialment de forma considerable. Es caracteritzen per la seva llarga vida, ja que aguanten milions de cicles de flexió sense patir cap tipus de deformació permanent.

Sistema tobera-obturador

Converteix la mesura de la pressió en un senyal pneumàtic proporcional. Consisteix en un tub pneumàtic, al qual se li subministra aire a pressió constant, i conté una reducció al seu final. Aquesta obertura pot ser obstruïda per una làmina mòbil de manera que la seva posició depèn de la pressió en el lloc de mesura. La pressió és proporcional a la quantitat d’aire escapat i, per tant, al moviment de l'obturador.

Sensors de pressió extensiomètrics

Es basen en la variació de la longitud i, per tant, de la resistència d'un fil conductor quan se sotmet a un esforç mecànic per l’acció de la pressió. Tenen un senyal de sortida feble. Mitjançant la col·locació d’una altra galga de referència, es pot aconseguir la compensació de la variació de la resistència amb la temperatura.

Sensors piezoelèctrics

El quars i el titanat de bari són els materials piezoelèctrics més emprats. El seu senyal és lineal.

Tipus de Sensors de Nivell

Desplaçador

S’utilitzen en tancs. El seu funcionament es basa en la flotabilitat. Un desplaçador més dens que el líquid se suspèn d’un ressort. Quan el líquid cobreix el desplaçador, el pes d’aquest queda suportat pel líquid i activa els interruptors que funcionen per imants. Serveixen per detectar els valors superior i inferior de nivell. No són recomanats per a sòlids.

Flotadors

Es basen en un flotador o boia (menys densa que el líquid) que es desplaça en sentit vertical amb el nivell de líquid. Aquest desplaçament es tradueix mitjançant un interruptor a un senyal elèctric o pneumàtic. S’utilitzen per indicar nivell mínim i màxim.

Pressió hidrostàtica

Està relacionada amb el nivell del líquid. En un tanc obert a l’atmosfera, es mesura al fons del tanc; si està a pressió, es mesura a la part superior. No és apte per a líquids volàtils i no és gaire precís.

Bombolleig

Mitjançant un tub amb un regulador de cabal, submergit al dipòsit fins al nivell mínim desitjat, es fa passar aire o gas inert produint un corrent continu de bombolles. La pressió necessària per produir aquest corrent és una mesura de la columna de líquid i, per tant, del nivell. S’utilitza per a líquids corrosius o materials en suspensió. No és apte per a líquids volàtils que generin escumes ni per a tancs a pressió.

Ultrasons

Un sensor d’ones sonores d’alta freqüència es propaga en fase gas fins que xoca amb el líquid o sòlid, es reflecteix i és detectat pel receptor situat al mateix punt que l’emissor. Són capaços de realitzar una mesura en atmosferes molt carregades de pols o humitat.

Conceptes relacionats amb el Cabal

Cabal d’un fluid: quantitat de fluid que passa per una secció determinada d’una canonada en una unitat de temps.

Viscositat: és la resistència que oposen els fluids a fluir.

Línia de corrent o de flux: trajectòria que segueix una partícula de fluid durant el seu recorregut per una canonada.

Règim laminar: un fluid circula en règim laminar quan les línies de corrent no es creuen entre elles, lliscant unes damunt les altres en capes paral·leles. Flux regular i uniforme. Baixa velocitat.

Règim turbulent: un fluid circula en règim turbulent quan les línies de corrent es creuen entre elles formant remolins. Flux no regular ni uniforme. Velocitats més elevades.

Velocitat crítica: velocitat a la qual el fluid canvia de règim laminar a règim turbulent.