¿Cómo se elige un sensor de presión para vehículos todoterreno?

Los sensores de presión utilizados en vehículos todoterreno (OHV) y equipos móviles deben soportar vibraciones continuas, golpes mecánicos, cambios de temperatura, suciedad, agua y condiciones hidráulicas exigentes durante largos periodos de tiempo. Elegir el sensor adecuado implica ir más allá del rango de presión y tener en cuenta cómo funcionará el instrumento en el entorno real del vehículo.

Con décadas de experiencia en el desarrollo de tecnología de detección de presión, Ashcroft y su empresa matriz, Nagano Keiki Co., Ltd., aportan una amplia experiencia en la medición de presión para aplicaciones industriales y de fabricantes de equipos originales (OEM). Los diferentes tipos de transductores de presión diseñados por Ashcroft ofrecen ejemplos útiles de cómo las especificaciones pueden variar en función de la aplicación.

Lee este artículo para aprender a evaluar la resistencia a los golpes y las vibraciones, el grado de protección contra la entrada de elementos externos, el rango de presión y las conexiones eléctricas a la hora de seleccionar un sensor de presión para maquinaria de obra y equipos móviles.

¿Por qué la maquinaria fuera de carretera somete a mayor desgaste a un sensor de presión?

A diferencia de una línea de producción fija, en las aplicaciones de maquinaria móvil —como excavadoras, palas cargadoras, cosechadoras, minicargadoras y camiones de transporte minero— los sensores de presión pueden verse sometidos a varias tensiones al mismo tiempo. Algunos ejemplos son:

• Vibraciones continuas: Los motores, los sistemas de transmisión, los sistemas hidráulicos y la circulación por terrenos irregulares pueden transmitir vibraciones a través del vehículo hasta el sensor.
• Picos de presión hidráulica: el movimiento de los cilindros y los cambios de posición de las válvulas pueden provocar cambios rápidos de presión que someten al elemento sensor a tensiones repetidas.
• Temperaturas extremas: Los equipos pueden funcionar bajo el calor directo del verano, en condiciones de heladas invernales o en entornos en los que las temperaturas varían considerablemente durante su funcionamiento.
• Exposición al polvo y al agua: El polvo, el barro, el agua estancada y el lavado de los equipos pueden suponer un reto tanto para la carcasa del sensor como para su conexión eléctrica.
• Interferencias eléctricas: Los alternadores, los variadores de frecuencia (VFD) y otros sistemas del vehículo pueden generar interferencias electromagnéticas (ruido) que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar el sensor y la conexión.

Dado que estas tensiones pueden darse simultáneamente, los fabricantes de equipos originales (OEM) del sector todoterreno pueden evaluar los sensores utilizando métodos de ensayoreconocidos para vehículos pesados, como la norma SAE J1455, en lugarde basarse únicamente en especificaciones industriales generales.

¿Qué grado de resistencia a los golpes y a las vibraciones necesitas?

Los golpes y las vibraciones describen diferentes tipos de esfuerzo mecánico, por lo que es importante evaluar ambas especificaciones.

¿Qué es el shock?

Un impacto es un fenómeno breve y de gran intensidad, como cuando una rueda se hunde en un bache o un cubo choca contra una roca. Las especificaciones de los sensores suelen expresar el impacto como una fuerza g máxima durante un tiempo y con una forma de onda definidos.

¿Qué es la vibración?

La vibración es una energía continua de baja intensidad generada por fuentes como el motor, el sistema hidráulico y el desplazamiento por terrenos irregulares. Suele expresarse como fuerza g en un rango de frecuencias determinado.

Por ejemplo, el transductor de presión Ashcroft® G2 está homologado para soportar 100 g durante 6 milisegundos en una forma de onda haversina para golpes y 20 g RMS en el rango de 20 a 20 000 Hz para vibraciones.

A la hora de comparar sensores, fíjate en ambas especificaciones en lugar de basarte en una descripción general como «resistente». Estas dos clasificaciones te proporcionan información diferente sobre el rendimiento previsto del sensor en un entorno móvil.

Figura 1: Especificaciones de golpes y vibraciones del G2

¿Qué índice de protección contra la entrada de agua y polvo es el adecuado para un entorno de campo o de obra?

El índice de protección contra la entrada de partículas (IP) adecuado depende del nivel de exposición al polvo, al agua y a los lavados a los que se verá sometido el sensor. La maquinaria fuera de carretera puede verse sometida a varias de estas condiciones en una misma jornada laboral.

Entre las valoraciones más habituales se encuentran:

• IP65: Ofrece protección contra el polvo y contra chorros de agua.
• IP66: Además, ofrece protección hermética contra el polvo y contra chorros de agua potentes.
• IP67: Aporta protección contra la inmersión temporal y puede ser adecuado para sensores instalados en lugares donde puedan entrar en contacto con agua estancada o barro.
• IP69K: Resiste chorros de agua de alta energía a corta distancia, con temperaturas de hasta 80 °C y presiones de hasta 100 bar, como los que se producen en aplicaciones de lavado intensivo.

La clasificación también puede depender de la configuración del sensor. Por ejemplo, los transductores de presión OEM de Ashcroft®, los modelos S1 y S3, ofrecen clasificaciones de protección ambiental IP65 (NEMA 4) o IP67 (NEMA 6), dependiendo de la conexión eléctrica seleccionada.Por su parte, el E2G cuenta con una clasificación de protección IP66 (NEMA 4X) o IP67 (NEMA 6), dependiendo de la conexión eléctrica seleccionada de serie, y también está disponible una opción IP69K.

Lo importante es adaptar el índice de protección ambiental tanto a las condiciones de instalación como a la configuración específica del sensor, en lugar de limitarse a seleccionar el índice IP más alto disponible.

¿Qué rango de presión se adapta a tu aplicación?

El rango de presión debe ajustarse a las condiciones que el sensor va a medir realmente, y no solo a la presión máxima que pueda soportar. Los sistemas hidráulicos todoterreno suelen estar sometidos a sobrepresiones debidas a picos que superan la presión nominal de plena escala del transductor.  

Al comparar los transductores de presión Ashcroft® S1, S3, E2G y G2, se observan varias diferencias importantes:

• El transductor de presión Ashcroft S1 OEM mide desde el vacío hasta los 10 000 psi y puede utilizarse en aplicaciones como la hidráulica móvil, la supervisión de motores y la supervisión de transmisiones.
• El transductor de presión Ashcroft S3 OEM abarca un rango que va desde el vacío hasta los 20 000 psi, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta presión. Se puede utilizar en aplicaciones relacionadas con el hidrógeno, como pilas de combustible, hidrógeno comprimido, vehículos comerciales y almacenamiento de hidrógeno.
• El transductor de presión Ashcroft E2G también cubre un rango que va desde el vacío hasta los 20 000 psi y ofrece otra opción para aplicaciones que van desde el diagnóstico móvil hasta la supervisión de bombas.
• El transductor de presión Ashcroft G2 cubre un rango de 30 a 20 000 psi, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de circuitos hidráulicos de construcción y todoterreno. Dado que su rango comienza en 30 psi en lugar de en vacío, no está diseñado para medir vacío absoluto ni presiones muy bajas.

Un sensor con una presión máxima más alta no es necesariamente la mejor opción. El rango de medición debe abarcar las condiciones de funcionamiento previstas, incluidas las condiciones de baja presión o vacío cuando formen parte de la aplicación.

Figura 2. Rango de presión según el modelo de transductor del fabricante de equipo original (OEM)

¿Qué conector eléctrico se utiliza en un sensor instalado en un vehículo?

El conector eléctrico puede ser tan importante como el elemento sensor, ya que, al igual que el resto del sensor, está expuesto a vibraciones, humedad y otras condiciones ambientales.

Los transductores de presión S1 y S3, junto con los demás modelos de Ashcroft analizados en este artículo, ofrecen varias opciones de conexión eléctrica. La elección adecuada depende del diseño del equipo, del mazo de cables, del entorno de instalación y de la clasificación ambiental requerida.

Las opciones incluyen:

• Deutsch® DT/DTM: Opciones de conexión eléctrica estanca que se utilizan habitualmente en vehículos todoterreno.
• AMP® Econoseal®/Superseal®: Opciones adicionales de conexión sellada para instalaciones OEM.
• M12: Una conexión roscada y fácil de cablear, disponible en múltiples configuraciones.
• EN 175301-803, formas A y C: Conocidas comúnmente como conexiones DIN 43650, formas A y C, con terminales de tornillo internos que permiten una instalación rápida in situ.
• Metri-Pack® y cable apantallado: opciones adicionales para la integración OEM, incluidas aquellas aplicaciones en las que se requiere un cable apantallado.

¿Por qué hay que tener en cuenta tanto el conector como la clasificación de resistencia ambiental?

La conexión eléctrica seleccionada puede afectar a la clasificación de resistencia ambiental de la configuración completa del sensor.

En el caso de los modelos Ashcroft® S1 y S3, las conexiones eléctricas Metri-Pack®, de cable apantallado, Deutsch® DT/DTM, AMP® Econoseal® /Superseal® y M12 tienen una clasificación IP67/NEMA 6X. Las conexiones según la norma EN 175301-803, formas A y C, tienen una clasificación IP65/NEMA 4X.

Por este motivo, a la hora de seleccionar un transductor de presión para equipos móviles, deben tenerse en cuenta conjuntamente la conexión eléctrica y la protección ambiental necesaria.

¿En qué se diferencian las distintas opciones de sensores de presión?

No existe un único transductor de presión que sea adecuado para todas las aplicaciones todoterreno. El rango de presión, la exposición ambiental, los golpes y las vibraciones, los requisitos de conexión eléctrica y la aplicación específica son factores que ayudan a determinar la opción más adecuada.

Figura 3. Rango de presión según el modelo de transductor del fabricante original

¿Qué aspectos hay que tener en cuenta a la hora de elegir un sensor de presión para maquinaria fuera de carretera?

Empieza por los requisitos de presión y, a continuación, ten en cuenta todo lo a lo que se verá sometido el sensor una vez instalado en el vehículo.

Unas cuantas preguntas pueden ayudar a reducir las opciones:

• ¿Qué rango de presión medirá el sensor? Ten en cuenta la presión normal de funcionamiento, la presión máxima del sistema y si la aplicación requiere la medición de baja presión o de vacío.
• ¿A qué nivel de golpes y vibraciones estará sometido? Revisa ambos valores, ya que representan diferentes tipos de esfuerzos mecánicos.
• ¿El sensor estará expuesto al agua, al barro o a un lavado con agua a presión? Seleccione una clasificación ambiental adecuada a las condiciones reales de funcionamiento.
• ¿Qué conexión eléctrica necesita el vehículo? Ten en cuenta el mazo de cables existente, la exposición ambiental y los requisitos eléctricos.
• ¿Influye la conexión en la clasificación medioambiental? Comprueba la clasificación correspondiente a la configuración específica del sensor, en lugar de dar por sentado que todas las configuraciones de un mismo modelo ofrecen la misma protección.
• ¿Dónde se montará el sensor? Los compartimentos del motor, las zonas del chasis y los sistemas hidráulicos expuestos pueden plantear exigencias muy diferentes para un mismo sensor.

Analizar estos requisitos en su conjunto permite reducir la selección a un sensor de presión diseñado tanto para la tarea de medición como para el entorno en el que debe funcionar.

Más información

Para obtener más información sobre la medición de la presión en maquinaria fuera de carretera y equipos móviles, consulta los recursos adicionales que figuran a continuación. Ponte en contacto con nosotros si tienes alguna duda. Mientras tanto, descargue nuestra guía para aprender a evitar los errores más comunes que cometen los fabricantes de equipos originales (OEM) a la hora de seleccionar sensores de presión.