Guía de selección de transmisores de alta presión: 7 factores clave para una medición fiable

Guía de selección de transmisores de alta presión: 7 factores clave para una medición fiable

Seleccionar untransmisor de alta presión Esto implica más que simplemente seleccionar un rango de medición de una hoja de datos. En sistemas hidráulicos, bombas de alta presión, equipos de chorro de agua, bancos de prueba de presión y sistemas intensificadores, el transmisor puede estar expuesto a picos de presión, ciclos de presión rápidos, choques mecánicos, vibraciones y condiciones de sellado exigentes.

Un transmisor que se ajusta a la presión de funcionamiento normal aún puede fallar prematuramente si no se han considerado el pico de presión máximo, la frecuencia de pulsación, la conexión del proceso, la temperatura del medio o la interfaz eléctrica.

Esta guía de selección de transmisores de alta presión explica siete factores clave que los ingenieros, los fabricantes de equipos y los equipos de compras deben evaluar antes de seleccionar un transmisor para la medición de alta o ultra alta presión.

Lista de verificación para la selección rápida de transmisores de alta presión

Antes de solicitar un presupuesto o confirmar un modelo, recopile la siguiente información:

Proporcionar datos completos de la aplicación reduce el riesgo de seleccionar un rango de presión o una conexión inadecuados.

1. Determinar la presión normal de trabajo y la presión máxima pico.

El primer paso consiste en distinguir entre la presión de trabajo normal y el pico de presión máxima.

La presión de trabajo normal es la presión que mantiene el sistema durante su funcionamiento habitual. La presión máxima es la presión transitoria más alta que puede producirse durante el arranque de la bomba, la conmutación de válvulas, los cambios rápidos de carga, el impacto hidráulico o la parada del sistema.

No se debe seleccionar un transmisor únicamente en función de la presión normal. Por ejemplo, un sistema hidráulico puede funcionar normalmente a 300 MPa, pero generar picos de presión de corta duración considerablemente más altos. Estos picos pueden afectar al elemento sensor, incluso cuando son demasiado breves para visualizarse claramente en una pantalla estándar.

Los transmisores de alta presión con cono sellado ZINACA están disponibles en rangos estándar que incluyen:

• 0–150 MPa

• 0–250 MPa

• 0–300 MPa

• 0–350 MPa

• 0–400 MPa

• 0–450 MPa

• 0–500 MPa

Se ofrecen rangos de medición personalizados de hasta 0–1000 MPa.

Para aplicaciones que operan de forma continua cerca del límite de escala completa, seleccionar un rango de calibración mayor puede contribuir a prolongar la vida útil. Sin embargo, aumentar el rango también reduce la resolución de medición a bajas presiones. Por lo tanto, el rango final debe equilibrar la protección contra sobrepresiones con la sensibilidad de medición requerida.

Al seleccionar el rango, proporcione siempre:

• Presión de funcionamiento normal

• Pico de presión máxima

• Unidad de presión requerida

• Duración del pico de presión

• Resolución de medición prevista

2. Evaluar la pulsación de presión, la sobrecarga y la vida útil del ciclo.

Las bombas de alta presión, los intensificadores, las prensas hidráulicas y los equipos alternativos rara vez generan una presión perfectamente estable. Su salida puede presentar pulsaciones repetitivas, fluctuaciones rápidas de presión o impactos mecánicos.

Estas condiciones dinámicas pueden ser más exigentes que una presión constante del mismo valor.

Para aplicaciones pulsantes, se debe informar al proveedor de lo siguiente:

• Frecuencia del ciclo de presión

• Variación de presión durante cada ciclo

• Condiciones de arranque y parada

• Horario de funcionamiento previsto

• Frecuencia de eventos de presión máxima

El transmisor de ultra alta presión ZINACA tiene una presión de sobrecarga mínima equivalente al doble de la presión nominal y una presión de ruptura mínima equivalente a cinco veces la presión nominal. Su vida útil especificada es de hasta 10 millones de ciclos de presión, desde cero hasta la escala máxima.

Las clasificaciones de sobrecarga y rotura no deben considerarse rangos de funcionamiento normales. Son parámetros de seguridad y durabilidad, no presiones de trabajo continuas recomendadas.

Cuando un sistema presenta pulsaciones severas, también debe revisarse la instalación completa. La disposición de las tuberías, los puertos de presión, las válvulas, los conductos de impulso y el montaje mecánico pueden afectar la presión transmitida al elemento sensor.

3. Seleccione la precisión y la estabilidad a largo plazo requeridas.

Una mayor precisión no es automáticamente necesaria para todas las aplicaciones de alta presión.

La precisión correcta depende de cómo se vaya a utilizar la medición:

• Monitoreo general de equipos

• Control de la bomba

• Protección del sistema hidráulico

• Control de procesos

• Adquisición de datos en banco de pruebas

• Calibración o pruebas de rendimiento

Las opciones de precisión disponibles para el transmisor de alta presión ZINACA incluyen:

• ±0,25% FS

• ±0,5% FS

• ±1,0% FS

Para la monitorización de equipos y el control hidráulico general, puede ser suficiente con ±0,5 % FS o ±1,0 % FS. Los bancos de pruebas, los equipos de investigación y el análisis detallado del rendimiento pueden requerir ±0,25 % FS.

También debe considerarse la precisión a escala completa junto con el rango de presión seleccionado. Por ejemplo, el error absoluto representado por el 0,5 % de la escala completa será mayor en un transmisor de 500 MPa que en uno de 150 MPa.

La estabilidad a largo plazo es otro factor importante. La estabilidad a largo plazo especificada para el diseño ZINACA no supera el 0,1 % del fondo de escala por año. Una salida estable ayuda a reducir la deriva de la medición y la frecuencia de recalibración, especialmente en equipos que operan de forma continua.

4. Confirmar la conexión del proceso y la geometría del asiento del cono.

La conexión de proceso es una de las partes más críticas de un sistema de medición de ultra alta presión.

Las conexiones roscadas estándar de baja presión pueden utilizar juntas, juntas tóricas, cinta de sellado o interferencia de rosca. A presiones ultraaltas, la estructura de sellado debe diseñarse específicamente para el nivel de presión y la carga mecánica.

Una conexión de proceso con sellado cónico utiliza una superficie de sellado metal-metal perfectamente alineada. Cuando la geometría del cono macho y hembra es la correcta, la conexión proporciona una interfaz de sellado fiable para sistemas de líquidos a alta presión.

Las opciones de conexión de proceso ZINACA disponibles incluyen:

• Rosca macho sellada cónica M20 × 1,5

• Rosca macho sellada cónica M22 × 1,5

• Dimensiones personalizadas de la rosca y del asiento del cono

La especificación de la rosca por sí sola no es suficiente. Dos conexiones pueden tener el mismo tamaño de rosca pero diferentes ángulos de cono, diámetros de sellado, conductos internos o profundidades de asiento.

Antes de realizar el pedido, confirme:

• Tipo de rosca y paso

• Conexión masculina o femenina

• ángulo del cono

• Diámetro del asiento cónico

• Profundidad de sellado

• Clasificación de presión de la conexión de acoplamiento

• Plano de instalación o dimensiones de muestra

La conexión hembra correspondiente debe utilizar la geometría de asiento cónico correcta y tener una presión nominal igual o superior a la de la conexión del transmisor.

El uso de un asiento cónico que no coincida correctamente puede provocar un sellado deficiente, daños en la instalación, una medición inestable o fugas.

5. Asegúrese de que la señal de salida, la fuente de alimentación y el sistema de control coincidan.

La salida del transmisor debe ser compatible con el PLC, el sistema de adquisición de datos, el controlador, la pantalla o el equipo de prueba que recibe la señal.

Las opciones de salida comunes incluyen:

4–20 mA, dos hilos

La salida de 4–20 mA se utiliza ampliamente en sistemas de control industrial. Es adecuada para distancias de cable largas y entornos donde puede haber interferencias eléctricas.

La fuente de alimentación estándar del transmisor es de 24 VCC nominales, con un rango típico de 9 a 36 VCC según la configuración. La resistencia de carga máxima para la versión con salida de corriente es de 800 Ω.

0–5 V o 0–10 V, tres cables

Las salidas de voltaje se utilizan habitualmente con equipos de prueba, sistemas de control integrados, dispositivos locales de adquisición de datos y tendidos de cable cortos.

En las versiones con salida de voltaje, la entrada receptora debe tener una resistencia de carga mínima de 50 kΩ.

Antes de seleccionar la versión eléctrica, confirme:

• Señal de salida requerida

• Fuente de alimentación disponible

• Tipo de entrada del PLC o controlador

• Longitud del cable

• Resistencia de carga

• Disposición de puesta a tierra

• Características de respuesta requeridas

La salida, la fuente de alimentación y el método de cableado deben confirmarse como una configuración completa, en lugar de seleccionarse de forma independiente.

6. Compruebe la compatibilidad del medio y la temperatura.

El fluido de proceso entra en contacto directo con la estructura sensora de presión y la conexión de proceso. Por lo tanto, es necesario confirmar la compatibilidad de los materiales antes de la instalación.

El transmisor ZINACA con cono sellado utiliza una estructura de detección integral con componentes de aleación especial resistentes a la presión. Está diseñado principalmente para aplicaciones exigentes con líquidos a alta presión, como aceite hidráulico, agua y fluidos industriales compatibles.

El rango de temperatura ambiente y del medio estándar especificado es:

• Temperatura media: de -20 a +85 °C

• Temperatura ambiente: de -20 a +85 °C

Antes de la selección, proporcione el medio exacto en lugar de describirlo solo como “líquido”. La información importante puede incluir:

• Composición química

• Concentración

• Viscosidad

• Temperatura de funcionamiento

• Presencia de partículas

• Propiedades lubricantes

• Corrosividad

• Posibilidad de cristalización o solidificación

Un material apto para aceite hidráulico no necesariamente lo es para una solución química agresiva. Para fluidos corrosivos o inusuales, el fabricante debe revisar la compatibilidad por separado.

La temperatura también afecta a la electrónica del transmisor, los sellos, los materiales del cable y la estabilidad de la medición. Las aplicaciones fuera del rango de temperatura estándar deben confirmarse antes de la producción.

7. Revisar las condiciones ambientales y de instalación.

Los transmisores de alta presión suelen instalarse directamente en bombas, colectores hidráulicos, equipos móviles, prensas y sistemas de prueba. En estas ubicaciones, el transmisor puede estar expuesto a vibraciones, golpes mecánicos, humedad, polvo y espacio de instalación limitado.

Las especificaciones ambientales importantes del transmisor ZINACA incluyen:

• Protección de la carcasa IP65

• Resistencia a vibraciones de hasta ±20 g

• Resistencia a los golpes de 100 g durante 11 ms

• Cambio de salida inferior al 0,1 % FS dentro de un rango de vibración mecánica de 20 a 1000 Hz.

Las opciones de conexión eléctrica disponibles incluyen:

• Conector de aviación de cuatro pines

• Conector DIN 43650/Hirschmann

• Salida de cable directa

Un conector aeronáutico ofrece una interfaz compacta para equipos industriales. Un conector DIN simplifica el cableado y el mantenimiento en campo. Una salida de cable puede ser preferible cuando la conexión debe estar sellada o cuando el espacio de instalación es limitado.

La planificación de la instalación también debe tener en cuenta lo siguiente:

• Espacio libre de montaje disponible

• Orientación del conector

• Radio de curvatura del cable

• Acceso para herramientas de apriete

• Protección contra impactos mecánicos directos

• Conexión a tierra eléctrica

• Exposición al agua y al polvo

• Accesibilidad para calibración y reemplazo

• El plano de producción final deberá ser aprobado cuando las limitaciones dimensionales sean críticas.

• Aplicaciones típicas de los transmisores de ultra alta presión

Los transmisores de ultra alta presión con cono sellado se utilizan comúnmente en:

• Sistemas hidráulicos de ultra alta presión

• prensas hidráulicas

• Bombas de alta presión

• Equipos de corte por chorro de agua

• Sistemas de limpieza por chorro de agua

• bancos de prueba de presión

• Sistemas de prueba hidrostática

• Sistemas intensificadores

• Equipos de aumento de presión

• Equipos industriales de limpieza a alta presión

• Cada solicitud tiene prioridades diferentes.

Una prensa hidráulica puede requerir resistencia a impactos mecánicos y ciclos de carga repetidos. Una bomba de alta presión puede requerir una evaluación minuciosa de la pulsación de presión y la presión máxima de pico. Un sistema de chorro de agua puede priorizar un amplio rango de presión, una instalación compacta y un sellado fiable del cono. Un banco de pruebas puede requerir mayor precisión y una salida analógica estable.

Información necesaria antes de realizar el pedido

Para seleccionar el transmisor de alta presión correcto, proporcione la siguiente información al fabricante:

• Medio

• Presión de trabajo normal

• Pico de presión máxima

• Rango de medición requerido

• Unidad de presión

• Temperatura media

• Temperatura ambiente

• Frecuencia de pulsación de presión

• Precisión requerida

• Señal de salida

• Fuente de alimentación

• Dimensiones de la conexión del proceso y del asiento cónico

• Conexión eléctrica

• Longitud del cable, si es necesario

• Plano de instalación

• Cantidad requerida

Los datos completos de la aplicación permiten al fabricante comprobar el rango de medición, la estructura de soporte de presión, la geometría de conexión, la configuración de salida y la interfaz de instalación antes de la producción.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un transmisor de alta presión y un transmisor de ultra alta presión?

No existe un límite de presión único que se utilice en todas las industrias. La terminología varía según la aplicación y el tipo de equipo. La selección debe basarse en la presión de trabajo real, el pico de presión máximo, las condiciones del ciclo de presión y el diseño de la conexión, y no únicamente en el nombre del producto.

¿Puede un transmisor de alta presión proporcionar una salida de 4 a 20 mA?

Sí. Dispone de una salida de dos hilos de 4–20 mA para su integración con PLC, controladores, indicadores y sistemas de adquisición de datos industriales. También dispone de salidas de voltaje de 0–5 V y 0–10 V.

¿Por qué es importante el pico de presión máxima?

Los picos de presión breves pueden exceder la presión de trabajo normal y generar una tensión mecánica adicional en el elemento sensor. Al seleccionar el rango de calibración, se deben considerar la presión máxima de pico, la duración y la frecuencia.

¿Por qué utilizar una conexión de proceso sellada mediante cono?

Una conexión con sello cónico crea una interfaz de sellado metal-metal adecuada para sistemas de líquidos a alta presión. Tanto la rosca como la geometría del asiento cónico deben coincidir con la conexión correspondiente.

¿Se puede personalizar el rango de medición?

Sí. Los rangos estándar de ZINACA abarcan desde 0–150 MPa hasta 0–500 MPa, mientras que también se ofrecen rangos personalizados de hasta 0–1000 MPa.

¿Qué opción de precisión debo seleccionar?

La precisión requerida depende de la aplicación. Para el monitoreo general de equipos se puede usar ±0,5 % FS o ±1,0 % FS, mientras que los bancos de prueba y el análisis detallado de presión pueden requerir ±0,25 % FS.

Conclusión

La fiabilidad de las mediciones de ultra alta presión depende de la aplicación completa, no solo del rango de presión nominal.

Antes de seleccionar un transmisor, evalúe la presión normal, el pico de presión máxima, la frecuencia de pulsación, la precisión requerida, la geometría del asiento cónico, la señal de salida, el medio de proceso, la temperatura y el entorno de instalación.

ZINACA ofrece transmisores de alta presión con sellado cónico, con rangos estándar de hasta 500 MPa y rangos personalizados de hasta 1000 MPa. Entre las opciones disponibles se incluyen salidas de 4–20 mA, 0–5 V y 0–10 V, múltiples niveles de precisión, conexiones con sellado cónico M20 × 1,5 o M22 × 1,5 y diversas interfaces eléctricas.

Para la selección técnica, proporcione el medio, la presión de trabajo, la presión máxima de pico, la temperatura, la frecuencia de pulsación, el diagrama de conexión del proceso, el requisito de salida y la cantidad del pedido.