Existen diferentes tipos de sensores, cada uno con un mecanismo de funcionamiento específico. Uno de los más populares es el sensor de presión de vacío. Estos sensores detectan la presión en un entorno de vacío. El principio de funcionamiento del sensor de presión de vacío es algo que lo hace único en comparación con otros tipos de sensores.
El uso de sensores de presión de vacío es habitual en laboratorios y maquinaria de gama alta. Por ello, los profanos están menos familiarizados con ellos. En este artículo, hablaremos de todo lo relacionado con los sensores de presión de vacío. Aprenderá qué son y cómo funcionan. Empecemos.
¿Qué son los sensores de presión de vacío?
Antes de hablar del principio de funcionamiento, veamos primero los fundamentos de los sensores de presión de vacío.
Estos sensores son pequeños dispositivos electrónicos que se utilizan para medir la presión dentro del vacío. Para ello, comparan la presión del sistema de vacío con la presión atmosférica. Se utilizan en sistemas en los que los operarios necesitan crear un vacío (baja presión) para fines específicos.
Un buen ejemplo del uso del sensor de vacío es el sistema de refuerzo de los frenos. En este sistema, se debe mantener un vacío. Si hay presión, los frenos no funcionarán eficazmente. Por eso, estos sistemas vienen con sensores de presión de vacío específicos.
Estos sensores detectan la presión dentro del sistema. Si detectan cierta presión, envían una señal eléctrica al coche. De este modo, los conductores entienden que la eficacia de los frenos ha disminuido. El conductor lleva el vehículo al mecánico, soluciona el problema y elimina la presión del sistema. Hay distintos tipos de sensores de presión de vacío.
El mecanismo de funcionamiento de cada sensor es único. Aquí está la lista:
- Sensor de vacío Pirani
- Sensor de vacío del diapasón
- Sensor de vacío piezoeléctrico
- Galga extensométrica Sensor de vacío
- Sensor electromagnético de vacío
- Sensor capacitivo de presión de vacío
- Sensor de vacío de ionización de cátodo caliente
- Sensor piezoresistivo de presión de vacío
- Sensor de vacío de ionización de cátodo frío
Curiosamente, los principios de funcionamiento de cada tipo de sensor de presión de vacío difieren. Por ejemplo, el sensor de vacío Pirani funciona basándose en la conductividad térmica. Por otro lado, los sensores de presión de vacío capacitivos detectan cambios en la capacitancia. Recuerde que los sensores de presión de vacío capacitivos y piezoresistivos son los más comunes en diferentes industrias.
Piezas y componentes de los sensores de presión de vacío
Los sensores de presión de vacío parecen dispositivos sencillos. Sin embargo, no lo son, ya que constan de varias piezas y componentes. Dichas piezas trabajan conjuntamente para garantizar el correcto funcionamiento de estos sensores de presión. A continuación se muestra una tabla con los componentes de los sensores de presión de vacío y su función.
| Componente | Función |
| Diafragma. | Se dobla con la presión |
| Elemento sensor | Detecta el movimiento del diafragma |
| Electrodos (capacitivos) | Medir el cambio de capacitancia |
| Galgas extensométricas (piezoresistivas) | Medir el cambio de resistencia |
| Circuito de acondicionamiento de señales | Amplifica y procesa la señal |
| Interfaz de salida. | Envía una señal legible (por ejemplo, tensión) |
| Carcasa. | Protege las piezas internas |
Principio de funcionamiento de los sensores de presión de vacío
Como he mencionado antes, cada tipo de sensor de presión de vacío funciona de forma diferente a los demás. Sin embargo, la mayoría de los sensores de presión de vacío utilizan una membrana para detectar la presión del sistema evacuado. Su principio de funcionamiento es el siguiente:
Estos sensores funcionan comparando la presión dentro del sistema con la presión atmosférica. El sensor detecta diferencias de presión cuando la presión del sistema cae por debajo de la presión atmosférica. Esta diferencia de presión hace que el elemento sensor, como un diafragma, responda.
Esto permite al sensor determinar el nivel exacto de presión de vacío presente en el sistema. Recuerde que cuando la presión desciende por debajo de la presión atmosférica, el elemento sensor (membrana) se dobla. Esta flexión de la membrana es crucial, ya que nos ayuda a conocer la presión dentro del vacío.
El material especial, es decir, el elemento piezorresistivo, permanece unido a esta membrana. Cuando la membrana se dobla, la resistencia eléctrica del elemento piezorresistivo cambia. Este cambio se convierte en datos eléctricos. Tras procesar estos datos, la lectura exacta de la presión se muestra en la pantalla del sistema de control.
Proceso de trabajo paso a paso de los sensores de presión de vacío
A continuación se indican los pasos exactos para medir la presión de vacío mediante sensores de presión de vacío:
- El sensor de presión de vacío se conecta primero al sistema evacuado.
- La membrana del sensor (elemento sensor) permanece dentro del vacío. La otra cara permanece en el exterior bajo presión atmosférica.
- Como la presión dentro del vacío es baja, esto hace que la membrana se doble. Si la presión es muy baja, la membrana se doblará más; por el contrario, si la presión es alta, la membrana se doblará menos.
- El grado de curvatura de una membrana viene determinado por la porción que queda fuera del sistema. Como he dicho antes, algunas porciones de membrana permanecen en el exterior bajo presión atmosférica. Esta parte exterior no muestra desviación ni cambios. Si la membrana interior y exterior permanecen iguales, significa que ambos sistemas tienen la misma presión atmosférica.
- El elemento piezoresistivo está presente en el cuerpo de esta membrana. Cuando esta membrana se desvía, la resistencia eléctrica del elemento piezoresistivo cambia. Este cambio se detecta en las señales eléctricas.
- Los distintos tipos de sensores utilizan la deflexión de las membranas de diversas maneras. En los sensores capacitivos, la deflexión de las membranas provoca un cambio en la capacitancia. Este cambio se registra en las señales eléctricas.
- A continuación, la señal eléctrica se procesa y amplifica. Una vez hecho esto, la lectura exacta aparece en la pantalla del sistema de control.
Ventajas y aplicaciones de los sensores de presión de vacío
El uso de sensores de presión de vacío está aumentando en diferentes industrias. Al principio, este tipo de sensor sólo se utilizaba en laboratorios para mantener un entorno controlado. Sin embargo, las cosas han cambiado a medida que su uso se ha diversificado y generalizado. Todo el mérito de su utilidad se debe a las ventajas que ofrecen estos sensores. He aquí algunas de ellas:
- Máxima precisión y lectura fiable de la presión del sistema evacuado
- El tamaño de estos sensores es pequeño, lo que facilita su uso en espacios reducidos.
- Estos sensores de presión de vacío controlan la presión en tiempo real dentro del sistema de vacío.
- En el precio de estos sensores es relativamente bajo, lo que los convierte en una opción asequible para todos. Su precisión ideal en la medición de la presión merece la pena.
A continuación se muestra una tabla con las aplicaciones de los sensores de presión de vacío en diversas industrias.
| Industria | Dispositivos que utilizan sensores de presión de vacío |
| HVAC y Refrigeración. | Unidades de refrigeración y vacuómetros HVAC |
| Automoción | Potenciadores de frenado, turbocompresores y sistemas de detección de fugas EVAP |
| Medicina y sanidad | Autoclaves (esterilizadores) y equipos de aspiración |
| Semiconductor | Máquinas de grabado, herramientas de deposición al vacío, sistemas de litografía |
| Envasado de alimentos. | Máquinas de sellado al vacío, sistemas de envasado en atmósfera protectora |
| Laboratorio | Cámaras de vacío, unidades de destilación, liofilizadores |
| Farmacéutica | Liofilizadores (liofilizadores), unidades de filtración al vacío |
| Automatización industrial. | Pinzas de vacío robotizadas, mesas de vacío CNC, Fresadoras CNC. |
Conclusión
El sensor de presión de vacío ofrece muchas ventajas. Desde el automóvil hasta la industria aeroespacial y farmacéutica, demuestran su valor. Los sensores de presión de vacío más comunes y utilizados vienen con elementos sensores. Este elemento se desvía cuando se somete a cambios de presión con respecto al nivel atmosférico.
Esta deflexión de la membrana modifica la resistencia eléctrica del elemento piezoresistivo. Este cambio de resistencia se mide en señales eléctricas. Estas señales, una vez procesadas, aparecen en la pantalla en forma de números digitales. Recuerde que existen diferentes tipos de sensores de presión de vacío. El funcionamiento de cada sensor puede variar.