Instrumentos WIKA, S.A. Tipos de Sensores para la medida de presión
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- Guillermo Valenzuela Cortés
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1 Instrumentos WIKA, S.A. Tipos de Sensores para la medida de presión Cálculo de Precisiones
2 Temas a tratar Conceptos generales Transmisor de presión Rango de presión Conexiones a proceso Conceptos básicos para sensores Gama Sensor piezoresistivo Sensor Thin Film (Película delgada) Sensor Thick Film cerámico (Película gruesa) Especificaciones precisión Conceptos básicos Situación del mercado
3 Conceptos generales Presión
4 Transmisor de presión Definición presión Señal de salida eléctrica
5 Transmisor de presión Montaje Conexión eléctrica Señal de salida Electrónica Influencias ambientales Sensor Conexión a proceso Presión
6 Especificaciones Presión Rango de presión señal límite sobrepresión presión rotura valor inicial valor final presión rango de presión rango sobrepresión Transmisor dañado o destruido
7 Especificaciones Presión Rangos de presión estándar Hasta 8.000
8 Especificaciones Presión Conexiones a proceso G1/2 B G1/4 DIN 3852-E G1/4 ISO 228 G1/4 hembra 1/2 NPT 1/4 NPT 1/4 NPT hembra 1/8 NPT G1/8 medio rosca estándar membrana aflorante
9 Conceptos básicos Sensores
10 Especificaciones Sensores Gama sensor cerámico de película gruesa (thick film) sensor piezoresistivo sensor de película delgada (thin film)
11 Especificaciones Sensores Sensor Piezoresistivo cabezal unión chip-cabezal (bonding) vidrio membrana (chip piezo) de silicio
12 Especificaciones Sensores Sensor piezoresistivo Ventajas y Desventajas Rangos de presión bajos Líquido de relleno necesario (crítico Señal de salida alta (> 100 mv) para aplicaciones específicas) Alta seguridad frente a sobrepresiones Necesaria compensación de Alta precisión ió (Clase %) temperatura individual
13 Especificaciones Sensores Sensor Película Delgada (Thin film) Estructura Resistencias compensación Terminales Resistencias del puente Resistencias trim
14 Especificaciones Sensores Sensor Película Delgada (Thin film) Proceso Fabricación terminales resistencias puente pasivación insulación p cuerpo acero inoxidable
15 Especificaciones Sensores Sensor Película Delgada (Thin film) Ventajas y Desventajas Posibilidad rangos alta presión Alta presión rotura Buena estabilidad d a largo tiempo Baja sensibilidad d (2 mv / V) Compensación temperatura integrada Caro en diámetros más grandes Posibilidad alta precisión (clase 0,05%) Límite de sobrepresión bajo Alta resistencia i frente a choques, vibraciones i y a cambios de presiones dinámicas. Líquido de relleno no necesario
16 Especificaciones Sensores Sensor cerámico monolítico de Película Gruesa (thick film)
17 Especificaciones Sensores Sensor cerámico monolítico proceso fabricación resistencias i terminales pasivación membrana p cuerpo cerámico
18 Especificaciones Sensores Sensor cerámico ventajas y desventajas Compensación temperatura t Menor sobrepresión integrada Junta de sellado necesaria Mayor resistencia a corrosión Menos adaptado a presiones Líquido de relleno no necesario dinámicas Señal de salida más alta que en el sensor thin film La cerámica es relativamente quebradiza Rangos de presión limitados
19 Especificaciones Precisión
20 Porqué es necesario explicar los conceptos básicos y la situación del mercado en cuanto a la precisión de los transmisores de presión 1.- Hojas técnicas poco claras: decisiones incorrectas por parte de los técnicos. 2.- Precio / Calidad: comparación correcta entre transmisores. Frente a decisiones de precio es necesario comparar equipos de igual calidad.
21 Temas Conceptos Básicos Curva Ideal Curva Real (Subiendo / Bajando) Situación del Mercado Comparativa Fabricantes Europeos Como lo hace WIKA Precisión (Accuracy) No Linealidad (Non-linearity) Offset de cero (Zero offset) Tolerancia del Span (Span tolerance) Histéresis No Repetibilidad d (Non-repeatability) Errores de Temperatura Estabilidad
22 Precisión Error medido según IEC Señal Curva, bajando curva, subiendo curva ideal máxima desviación Presión máxima desviación
23 Máxima Desviación Precisión Señal 20 ma precisión 4 ma Presión La precisión o máximo error medido indica la máxima ái desviación ió entre la curva real y la curva ideal incluyendo: No linealidad (nonlinearity) Offset de cero (zero offset) Tolerancia en span (span tolerance) Histéresis (hysteresis) No repetibilidad (nonrepeatability) 0 bar 10 bar
24 No linealidad De acuerdo a IEC Señal curva promedio curva referencia curva ideal máxima desviación Presión máxima desviación
25 No linealidad Señal No linealidad La no linealidad es la desviación máxima existente entre la curva característica respecto a una línea de referencia. Presión
26 Offset de cero Señal El offset de cero es la desviación entre el punto cero ideal y el real. 4 ma Offset de cero Presión 0 bar
27 Tolerancia en el span 20 ma 4 ma Señal Tolerancia span Presión El span es la diferencia entre el punto cero y el valor final de escala. La tolerancia en el span es la desviación entre el valor real del span y el valor ideal del span. La tolerancia en el span no incluye el offset de cero. 0 bar 10 bar
28 Histéresis 20 ma 4 ma Señal histéresis Presión La curva característica al incremento y decremento de presión no es la misma. La histéresis es la máxima desviación entre la curva real al incremento de presión y la curva real al decremento de presión. 0 bar 10 bar
29 No repetibilidad 20 ma Señal No repetibilidad La no repetibilidad es la máxima desviación cuando medimos repetidamente bajo idénticas condiciones. 4 ma Presión 0 bar 10 bar
30 Influencias ambientales Rango de temperatura compensado error [%] compensado no compensado 20 C temperature [ C] rango compensado
31 Estabilidad a 1 año Señal Presión
32 Comparativa Fabricantes Europeos WIKA Compañía 1 Compañía 2 Compañía 3 Compañía 4 No linealidad 0.3% Offset de cero 0.4% precisión 0.5% typ. tolerancia de cero 1% tolerancia de span 1% precisión (linealidad, histéresis y reproducibilidad) d) 0.4% Offset de cero 0.1 ma 30 mv Desviación de la curva característica 0.5% typ. Offset de cero 0.3% linealidad 0.5% precisión (no linealidad, histéresis, offset cero y span) 0.5% 2.5% 1.0% 0.8% Error total (18 22 C) 0.5%
33 Precisión máxima y típica acontecimiento promedio 95.45% 68.27% 1 σ = típica 3 σ = máxima -3σ -2σ -1σ 1σ 2σ 3σ precisión [%] 1σ = 68.27%, 2σ = 95.45%, 3σ = 99.73%
34 Resumen Conceptos generales Transmisor de presión Rango de presión Conexiones a proceso Conceptos básicos para sensores Gama Sensor piezoresistivo Sensor Thin Film (Película delgada) Señal 20 ma precisión Sensor Thick Film cerámico (Película gruesa) Especificaciones precisión Conceptos básicos Situación del mercado 4 ma Presión
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