Las 5 características imprescindibles de los transductores de presión hidráulica

Los sistemas hidráulicos de los equipos de construcción móviles, la maquinaria agrícola, la automatización industrial y los equipos críticos para la seguridad dependen de una retroalimentación precisa de la presión para mantener el control y proteger a los operadores.

Debido a que el fluido hidráulico es incompresible, los cambios repentinos de carga pueden generar impulsos de presión extremos. Si su sensor de presión no puede tolerar condiciones adversas, como picos de presión, fatiga por ciclos elevados, golpes, vibraciones, temperaturas extremas y ruido eléctrico, el resultado puede ser bucles de control inestables, fallos prematuros de los componentes o un funcionamiento inseguro.

Con décadas de experiencia en el diseño de soluciones de medición de presión para entornos OEM exigentes, Ashcroft diseña sus transductores de presión hidráulica para que funcionen en estas condiciones. Lea este artículo para conocer las cinco características más importantes de los sensores de presión hidráulica, de modo que pueda asegurarse de que su instrumento proporcione una salida eléctrica estable y repetible a largo plazo. 

1. Resistencia a picos de presión y cargas de alto ciclo.

La resistencia a los picos de presión y a los ciclos continuos es esencial, ya que los sistemas hidráulicos experimentan regularmente impulsos que superan la presión normal de funcionamiento entre cuatro y cinco veces.

Los picos de presión se producen cuando la velocidad del fluido cambia rápidamente, lo que es similar al efecto de un golpe de ariete. Estos pulsos de alta magnitud pueden desarrollarse en microsegundos y ejercer una tensión repetida sobre el diafragma sensor. Con el tiempo, esto provoca un desplazamiento del cero, una deriva o fatiga mecánica si el sensor no está diseñado para ciclos sostenidos.

Las aplicaciones hidráulicas suelen implicar ciclos rápidos, cambios bruscos de carga, pulsaciones de la bomba y funcionamiento continuo a alta presión. Un transductor no solo debe soportar estas condiciones, sino también mantener la precisión de la calibración a lo largo de ellas.

Al evaluar un transductor de presión hidráulica, revise:

• Clasificación de vida útil (muchos modelos de alto rendimiento tienen una clasificación de hasta 50 millones de ciclos)

• Especificaciones de sobrepresión y presión de rotura

• Selección adecuada del rango de presión con un margen de seguridad adecuado.

• La necesidad de accesorios de protección, como amortiguadores o tornillos reguladores, en entornos con impulsos extremos.

Un sensor diseñado para soportar cargas elevadas de forma continuada reduce el tiempo de inactividad y mantiene la fiabilidad del sistema a largo plazo.

2. Precisión y repetibilidad a largo plazo (banda de error total)

La precisión y la repetibilidad a largo plazo son fundamentales, ya que los sistemas de control hidráulico dependen de una salida eléctrica estable para mantener el rendimiento y la seguridad. La precisión describe la proximidad de una medición al valor real de la presión. La repetibilidad describe la consistencia con la que el sensor devuelve la misma salida en condiciones idénticas. La repetibilidad es inherente a la tecnología y la construcción del sensor. No se puede corregir mediante calibración.

Los entornos hidráulicos exponen a los sensores a cambios de temperatura, vibraciones, fatiga por ciclos elevados e interferencias eléctricas. Por ello, evaluar la banda de error total (TEB) es más significativo que revisar un número de precisión de un solo punto.

La TEB combina varias fuentes potenciales de inexactitud, entre ellas la no linealidad (desviación de una respuesta lineal ideal), la histéresis (diferencia en la salida entre el aumento y la disminución de la presión), la no repetibilidad (variación al medir la misma presión varias veces), el error de desplazamiento del cero, el error de ajuste del intervalo y los efectos de la temperatura en todo el rango de funcionamiento.

Al incluir estos factores, la TEB ofrece una imagen realista del rendimiento del sensor en condiciones reales, y no solo en un laboratorio a temperatura ambiente.

Una declaración de precisión es la especificación publicada por el fabricante que define cuánto puede desviarse la salida de un sensor del valor real de presión. Sin embargo, no todas las declaraciones de precisión incluyen los mismos factores de rendimiento. Algunas excluyen los efectos de la temperatura o los errores de ajuste del cero y del intervalo, que pueden afectar significativamente al rendimiento en el campo.

Figura 1: Tabla comparativa de declaraciones de precisión (incluye cero y rango) 

Al comparar sensores de presión hidráulica:

• Asegúrese de que los efectos de la temperatura se incluyan en la declaración de precisión.

• Revisar las especificaciones de estabilidad a lo largo del tiempo (por ejemplo, porcentaje de intervalo por año).

• Confirmar el rendimiento de repetibilidad para garantizar la fiabilidad del control a largo plazo.

 Figura 2: Elementos sensores de presión OEM
Una salida estable mejora el rendimiento del control de bucle cerrado y reduce los requisitos de recalibración. 

3. Protección contra golpes y vibraciones

La resistencia a los golpes y las vibraciones es esencial, ya que los sistemas hidráulicos móviles funcionan en entornos físicamente exigentes. Los equipos de construcción, los vehículos agrícolas y la maquinaria todoterreno están expuestos habitualmente a golpes mecánicos provocados por el impacto del terreno, la vibración del motor y las ondas de presión armónicas. Estas fuerzas pueden degradar el rendimiento de los sensores si la estructura interna no está diseñada adecuadamente.

La vibración puede provocar fatiga en las conexiones de los cables, inestabilidad en la señal o una degradación mecánica gradual del elemento sensor. Por este motivo, la tecnología de detección subyacente y el método de construcción son fundamentales.

Tecnologías avanzadas como la película delgada de acero inoxidable deposición química en fase vapor (CVD) , que unen directamente los medidores de tensión a un diafragma de acero inoxidable, creando una estructura sensora resistente, totalmente metálica, sin adhesivos ni juntas de elastómero. Esta construcción mejora la resistencia ante golpes, vibraciones y cargas de alto ciclo.

Transductores de presión Ashcroft, incluido el transductor de presión OEM S1, transductor de presión G2 y el transductor de presión S3,  utilizan tecnología de detección CVD para lograr una medición precisa y consistente de la presión en aplicaciones de alta presión. Vea el vídeo para obtener más información.  

Otras características de diseño que mejoran la durabilidad incluyen:

• Diseño compacto del elemento sensor para reducir la concentración de tensiones.

• Protección de gel de silicona para delicadas uniones internas de cables

• Conexiones a presión de acero inoxidable totalmente soldadas

• Reducción de la masa interna para limitar la fatiga mecánica.

Un sensor mecánicamente robusto, como el Ashcroft® GV de Ashcroft® , con un diseño interno resistente a las vibraciones, mantiene una salida eléctrica estable incluso en entornos con altas vibraciones.

Figura 3. Construcción internadel transductor de presiónAshcroft® GV.

4. Temperatura y protección medioambiental

La resistencia a la temperatura y al entorno es esencial, ya que los equipos hidráulicos suelen funcionar en condiciones impredecibles y extremas. Los sistemas hidráulicos pueden experimentar temperaturas de arranque bajo cero, altas temperaturas en el compartimento del motor, ciclos térmicos rápidos, exposición a lavados y contaminación por polvo o humedad. Estas condiciones afectan tanto al diafragma sensor como a los componentes electrónicos de acondicionamiento de la señal.

Un sensor de presión, como el transductor de presión OEM S1 de Ashcroft®, debe mantener su precisión en todo el rango de temperaturas de funcionamiento especificado, no solo a la temperatura de referencia.

Al evaluar el rendimiento ambiental, busque:

• Amplio rango de temperaturas de funcionamiento (por ejemplo, de -40 °F a 257 °F)

• TEB claramente definido en condiciones de temperaturas extremas

• Coeficientes de baja temperatura para cero y intervalo

• Índices de protección contra la entrada de agua IP65 o IP67

• Materiales húmedos resistentes a la corrosión, como acero inoxidable 304, 316 o 17-4 PH.
  

La adecuación de la clasificación medioambiental del sensor a la exposición real en el campo garantiza un rendimiento fiable durante toda la vida útil del equipo.

5. Integración eléctrica e integridad de la señal

La integración eléctrica y la integridad de la señal son fundamentales, ya que los transductores de presión hidráulica proporcionan datos en tiempo real a los sistemas de control, las unidades de control electrónico (ECU) y los controladores lógicos programables (PLC). A diferencia de los medidores mecánicos, los transductores deben mantener la calidad de la señal en entornos con ruido eléctrico, como los compartimentos de los motores y los sistemas de automatización industrial. Una inmunidad eléctrica deficiente puede provocar ruido, desviaciones o corrupción de la señal.

Las consideraciones eléctricas clave incluyen:

• Alta inmunidad a las interferencias EMI/RFI

• Acondicionamiento y filtrado estable de señales

• Opciones de salida como 4-20 mA, 0-5 Vcc, 0-10 Vcc o raciométrica.

• Compatibilidad con sistemas de control basados en ECU

• Conectores eléctricos configurables para adaptarse a los requisitos del arnés.

En los sistemas hidráulicos OEM, una integración eléctrica adecuada garantiza una comunicación precisa entre el sensor y la arquitectura de control, lo que mejora la capacidad de respuesta y la estabilidad del sistema.

¿Quiere saber más?

La selección de un transductor de presión hidráulica implica más que elegir un rango de presión y una señal de salida. Comprender cómo los picos de presión, las vibraciones, las temperaturas extremas y el ruido eléctrico influyen en el rendimiento a largo plazo ayuda a garantizar un funcionamiento seguro, estable y eficiente del sistema hidráulico.

Si desea ayuda para seleccionar el sensor de presión hidráulica adecuado para su aplicación, póngase en contacto con nosotros y uno de nuestros expertos en productos le ayudará. Mientras tanto, revise los recursos relacionados a continuación o descargue nuestra guía para conocer los errores comunes que cometen los fabricantes de equipos originales y los integradores de sistemas al seleccionar sensores de presión.