Transmisor de presión tipo lápiz

Sensor piezorresistivo de silicio compacto de la serie SH316

Silver Automation Instruments fabrica la serie SH316, un transmisor de presión compacto de acero inoxidable tipo lápiz, diseñado para paneles, colectores hidráulicos y plataformas OEM donde un transmisor con brida de tamaño completo simplemente no cabe.

Respuesta rápida

La serie SH316 es un transmisor de presión compacto tipo lápiz con un sensor piezorresistivo de silicio alojado en acero inoxidable. El cuerpo roscado estándar cubre un rango de 0 a 7 kPa (aproximadamente 1 psi) hasta 0 a 70 MPa (10 000 psi / 700 bar), con una precisión de ±0,2 % o ±0,5 % FSO y opciones de salida de 4-20 mA, 4-20 mA con HART, Modbus RS485 RTU, 0-5 V o 0-10 V.

Además de la rosca estándar, la serie también se comercializa en cuatro versiones especiales basadas en la misma plataforma de sensores: conexión tri-clamp para líneas sanitarias, un radiador de alta temperatura (150/250/350 °C) para fluidos calientes, un diafragma de membrana enrasada para fluidos espesos o fibrosos y un sello de diafragma con brida para servicio con fluidos corrosivos o cristalizantes.

¿Qué entienden los ingenieros por transmisor de presión de tipo lápiz?

En el sector, un transmisor de presión tipo lápiz suele referirse a un cuerpo de pequeño diámetro, roscado, que se monta directamente en el puerto de proceso, sin capilar, junta remota ni carcasa voluminosa. Los compradores también buscan el mismo producto como transmisor de presión compacto, transmisor de presión OEM o sensor de presión en miniatura. Los cuatro términos apuntan a la misma idea: un cuerpo delgado de acero inoxidable, una conexión de proceso roscada y sin espacio desperdiciado a su alrededor.

La serie SH316 se ajusta a esta categoría. El elemento sensor y la electrónica se encuentran dentro de una carcasa de acero inoxidable con una superficie hexagonal para el apriete con llave, y la longitud total varía entre 72 mm y 153 mm, según la conexión eléctrica elegida. Esto permite instalarlo fácilmente en un bloque hidráulico o un panel de control, donde un transmisor con brida G1/2 podría interferir con los componentes adyacentes.

Cómo funcionan los transmisores de presión tipo lápiz

Dentro de la carcasa se encuentra un sensor piezorresistivo de silicio. La presión del proceso deforma un diafragma, esta deformación modifica la resistencia en un circuito puente del chip de silicio, y la electrónica de acondicionamiento de señal convierte dicha modificación en una salida lineal de 4-20 mA, voltaje o señal digital. Gracias a que el elemento sensor es de estado sólido, el tiempo de respuesta es rápido, de tan solo 0,25 segundos, lo cual es crucial para proteger una bomba de picos de presión o detectar pulsaciones en una línea hidráulica.

La precisión es de ±0,2 % o ±0,5 % de la salida a escala completa, con una estabilidad a largo plazo de ±0,2 % del límite superior del rango durante 12 meses. La deriva de temperatura se mantiene por debajo de ±0,2 % de la escala completa por cada 10 °C, y la unidad cuenta con compensación de temperatura entre 0 y 50 °C. La capacidad de sobrecarga alcanza el 200 % del límite superior del rango, por lo que un breve pico que supere el rango establecido no dañará el sensor. Si el instrumento falla, la función de diagnóstico eleva la salida a una corriente de alarma, un pequeño detalle que ahorra mucho tiempo de resolución de problemas en una planta con mucha actividad.

Especificaciones técnicas del transmisor de presión tipo lápiz

La tabla que aparece a continuación describe el cuerpo roscado estándar. Las configuraciones especiales que se muestran más abajo mantienen el mismo sensor y precisión, y solo modifican la conexión de proceso o la interfaz del diafragma.

Opciones de salida, potencia y cableado

La mayoría de los transmisores de presión tipo lápiz en uso funcionan con alimentación estándar de 4-20 mA mediante bucle de dos hilos, ya que se integran directamente en una tarjeta de entrada analógica PLC existente sin necesidad de configuración adicional. Cuando un técnico necesita verificar el cero y el rango desde un comunicador portátil sin tener que acercarse al transmisor, la versión de 4-20 mA con HART es la más adecuada.

Transmisor de presión tipo lápiz con salida de 4-20 mA

Para plantas que avanzan hacia la integración digital directa, la salida Modbus RS485 RTU permite que el transmisor se comunique directamente con un PLC o RTU a través de un bus serie de dos hilos, reduciendo así la necesidad de tarjetas de entrada analógicas. En esta línea, solo ofrecemos Modbus RS485 RTU, no Modbus TCP/IP, por lo que le recomendamos confirmar que su dispositivo maestro sea compatible con RTU sobre RS485 antes de especificarlo. La alimentación es de 10 a 32 VCC para las versiones estándar y de salida de voltaje, al menos 18,5 VCC para HART y de 9 a 30 VCC para la versión RS485.

Materiales y partes en contacto con el fluido

El material estándar del diafragma es SUS316L, que cubre la mayoría de las aplicaciones con agua, aire, aceite hidráulico y productos químicos suaves. Para fluidos que atacan el 316L, como ciertos ácidos o salmueras ricas en cloruro, se encuentran disponibles diafragmas de Hastelloy C-276, tantalio o titanio en el mismo cuerpo compacto, por lo que el tamaño no cambia incluso cuando el material en contacto con el fluido lo hace. El sellado es de caucho fluorado (FKM) y el material de conexión al proceso es SUS304 de serie, con SUS316L como opción. Tenga en cuenta que este transmisor tipo lápiz no es a prueba de explosiones según el catálogo estándar, por lo que para trabajos en áreas peligrosas ATEX o IECEx, solicítenos el transmisor de presión con certificación ATEX en lugar de asumir que este modelo cumple con los requisitos.

Configuraciones especiales para aplicaciones complejas

El sensor SH316 roscado estándar funciona correctamente con gas limpio, agua y aceite hidráulico. Cuatro versiones especiales extienden la misma plataforma de sensores a fluidos sanitarios, calientes, viscosos y corrosivos sin necesidad de cambiar a una familia de transmisores diferente, por lo que la precisión, el tiempo de respuesta y el tiempo de entrega se mantienen similares a los de la unidad estándar.

Sensor de presión tipo lápiz con conexión Tri-Clamp (Código T)

Transmisor de presión tipo lápiz Tri-clamp

Esta versión reemplaza la rosca G1/4 o NPT con una conexión de abrazadera triple sanitaria, lo que permite desmontar el transmisor en segundos para su limpieza o intercambiarlo entre recipientes sin necesidad de herramientas. El tamaño de la abrazadera no está predefinido en el catálogo estándar, por lo que le rogamos que nos indique el tamaño, por ejemplo, 1,5 pulgadas o 2 pulgadas, al realizar su consulta. Aplicaciones: líneas CIP para productos lácteos y bebidas, tanques de fermentación y elaboración de cerveza, recipientes para la mezcla de cosméticos y almacenamiento intermedio farmacéutico. Se trata de una conexión mecánica de abrazadera triple, no de un diseño higiénico certificado por sí mismo, por lo que le rogamos que confirme con nosotros cualquier requisito 3-A o EHEDG antes de especificarlo para un proceso validado.

Transmisor de presión tipo lápiz para fluidos a alta temperatura.

La electrónica estándar solo está clasificada para un rango compensado de 0 a 50 °C, por lo que un proceso que funcione a temperaturas mucho más altas que esta dañaría la placa de circuito si el sensor estuviera directamente en contacto con el proceso. El radiador de alta temperatura incorpora un tubo de extensión con aletas entre la conexión del proceso y la carcasa de la electrónica, permitiendo que el calor se disipe antes de llegar al elemento sensor. Hay tres grados disponibles: R1 para fluidos de hasta 150 °C, R2 hasta 250 °C y R3 hasta 350 °C. Aplicaciones: colectores de vapor saturado, circuitos de calentamiento de aceite térmico, cámaras de autoclaves y esterilizadores, líneas de alimentación de calderas de agua caliente y tuberías de transferencia de asfalto o betún.

Transmisor de presión tipo lápiz con diseño de diafragma de membrana plana

Un diafragma estándar se asienta ligeramente empotrado dentro de la rosca de conexión del proceso. En fluidos espesos, pegajosos o fibrosos, este pequeño hueco es suficiente para retener el producto, lo que ralentiza el tiempo de respuesta y, en líneas de procesamiento de alimentos o productos farmacéuticos, se convierte en un problema de limpieza. El diseño de membrana plana monta el diafragma al mismo nivel que la cara del racor, por lo que no hay espacio donde se acumule material. Se ofrece junto con la conexión tri-clamp o el sello de diafragma con brida, ya que ambos exponen el diafragma en el límite del proceso. Aplicaciones: purés y salsas de alimentos, lodos de aguas residuales y lodos espesados, pasta de papel y pasta de papel, y tanques de mezcla de adhesivos o resinas viscosas.

Junta de diafragma con conexión de brida (Código D)

Para fluidos que atacarían directamente el diafragma estándar de SUS316L, o que cristalizarían y obstruirían un puerto pequeño, la opción de sellado con diafragma aísla el sensor detrás de un diafragma secundario y un fluido de llenado, conectados a través de un conjunto de sellado con brida o rosca en lugar de una rosca directa. El tamaño del sello, la clasificación de la brida y el fluido de llenado no están fijos en el catálogo estándar, así que especifíquelos al realizar su consulta, junto con si necesita un sello de montaje directo o una versión de montaje remoto capilar. Aplicaciones: recipientes de reactores y tanques agitados en plantas químicas, servicio de azufre fundido y salmuera cristalizante, líneas de fusión de polímeros de alta viscosidad y tanques que contienen ácidos concentrados donde se necesita una aleación húmeda especial solo en el sello.

Aplicaciones

• Lazos de control de procesos en plataformas y unidades compactas, donde el espacio en el panel es reducido.
• Sistemas hidráulicos y bloques de válvulas, monitorización de la presión del cilindro o del colector
• Controles de refrigeración y climatización, incluyendo la presión de succión y descarga del compresor.
• Fabricación de maquinaria integrada directamente en equipos OEM en lugar de atornillada posteriormente.
• Bombas y compresores, para protección contra funcionamiento en seco y monitorización de la presión de descarga.
• Medición del nivel hidrostático en tanques y sumideros, utilizando la familia de rangos de 0 a 70 MPa para ajustar la profundidad del tanque.

Este tamaño y estilo se especifican con mayor frecuencia por fabricantes de maquinaria en el sudeste asiático para prensas hidráulicas y equipos de moldeo por inyección; por fabricantes de bombas en Australia y Nueva Zelanda que necesitan un transmisor que se transporte dentro de la carcasa de la bomba; y por fabricantes de equipos móviles en Oriente Medio y Sudamérica que construyen unidades de potencia hidráulica compactas para flotas de construcción y minería. Las configuraciones especiales mencionadas anteriormente abarcan las mismas regiones para líneas de procesamiento de alimentos, bebidas y productos químicos, donde el cuerpo roscado estándar no es suficiente.

¿Por qué elegir un transmisor de presión tipo lápiz?

He aquí las ventajas prácticas. En primer lugar, su diseño compacto resuelve un problema real de montaje: los transmisores con brida, de gran tamaño, no se enroscan en un puerto G1/4 de un colector hidráulico, mientras que este sí. En segundo lugar, una única familia de productos abarca desde 70 mbar hasta 700 bar, lo que permite a un equipo de compras de un fabricante de equipos originales (OEM) estandarizar una sola plataforma de transmisores para diversas gamas de equipos, en lugar de tener que almacenar cinco marcas diferentes.

En tercer lugar, la capacidad de sobrecarga del 200 % y el tiempo de respuesta de 0,25 segundos brindan una protección real contra los picos de presión que se presentan en aplicaciones hidráulicas y de bombeo, y no solo contra lecturas estables en pruebas de banco. En cuarto lugar, dado que el material del diafragma, la conexión e incluso el perfil del diafragma pueden cambiarse sin modificar la carcasa, un ingeniero de diseño puede especificar la misma plataforma de sensor para una aplicación de agua, una línea de vapor caliente y un tanque sanitario CIP. Por último, la salida seleccionable (4-20 mA, HART, Modbus RS485 o voltaje) permite que el mismo transmisor físico sirva tanto para un panel analógico antiguo como para un nuevo proyecto SCADA digital sin necesidad de rediseñar el montaje.

Escenario de aplicación típico

Una solicitud frecuente de los fabricantes de equipos hidráulicos es la siguiente: un fabricante de equipos originales (OEM) necesita un transmisor de presión que quepa dentro de un bloque colector con menos de 30 mm de espacio libre alrededor del puerto, que soporte picos de presión generados por una bomba de pistón y que, además, pueda alimentar un PLC sin necesidad de un convertidor de señal adicional. En estos casos, solemos recomendar el SH316 con un rango de 0 a 35 MPa, diafragma de acero inoxidable SUS316L, conexión de proceso G1/2 y salida de 4-20 mA, dimensionado de manera que la banda de precisión cubra la presión de trabajo con un margen dentro de la capacidad de sobrecarga del 200 %.

En cuanto a la configuración especial, una planta de bebidas o de productos lácteos suele solicitar una versión con abrazadera triple y membrana de descarga, ya que el transmisor se ubica directamente en un circuito CIP y no puede tener un hueco donde se acumulen residuos. Por el contrario, una planta de aceite térmico o de vapor suele solicitar el radiador de alta temperatura R2 junto con una salida estándar de 4-20 mA, puesto que el panel ya utiliza cableado analógico y el único problema real a resolver es mantener el sensor refrigerado.