Know-how conjunto para soluciones de sensor adecuadas

Nuestros clientes son especialistas en su campo y son los que mejor conocen los requisitos y las condiciones del entorno. Desde 1974, KELLER ha impulsado el potencial de la tecnología de los sensores piezorresistivos para llevar a cabo una gran cantidad de proyectos exigentes.

En todos estos proyectos, el intercambio mutuo de conocimientos ha sido siempre la clave para el éxito. Solo gracias al know-how conjunto es posible encontrar la mejor solución de sensores.

En ocasiones, incluso aplicaciones que a primera vista parecen sencillas, cuando se analizan más detenidamente revelan una complejidad inesperada.

Tener en cuenta desde el principio las condiciones reales en las que se va a utilizar el sensor aumenta considerablemente la eficacia y su vida útil. Esto es igualmente aplicable tanto en el caso de la medición del nivel de llenado de un depósito de agua de lluvia, así como a los equipos de laboratorio de alta precisión, e incluso a la ciencia aeroespacial.

Por este motivo, nunca está demás contar con el asesoramiento experto de nuestros ingenieros de ventas y desarrolladores. Que un nuevo desarrollo de producto tenga sentido o que se utilice uno existente, pero convenientemente modificado, depende totalmente del proyecto del cliente. En función de las necesidades, determinamos con el cliente qué propiedades son necesarias para garantizar una medición óptima. Nuestros muchos años de experiencia nos permiten tener en cuenta todos los factores y sus interacciones entre ellos.

Rangos de medición y rendimiento

El primer paso es definir las especificaciones básicas del sensor, como el rango total de medición, la precisión, la calibración para determinados puntos de medición y unidades de presión y, el escalado de la señal de salida. Los productos con salida de señal digital tienen un par de factores adicionales que hay que considerar, como la frecuencia de muestreo o la resolución de la señal requerida. Los valores definidos en esta fase constituyen el punto de partida para la selección de los componentes.

Excelente adaptación a las condiciones ambientales

Otro requisito fundamental a tener en cuenta son las condiciones ambientales.

Esto no solo aumenta la vida útil del sensor, sino que también suele ser un requisito esencial para realizar mediciones correctas. Si el sistema presurizado funciona con una gran sobrepresión o con cargas dinámicas, el diseño del sensor debe optimizarse para estas exigencias particulares. Con algunas aplicaciones o partes del sistema cercanas, existe el riesgo de distorsión de la señal o de fallo de los componentes debido a vibraciones o golpes. La temperatura también tiene un gran impacto en todos los materiales y su resistencia.

Las complicaciones pueden ser causadas no solo por valores extremos de temperatura, sino también por cambios rápidos de temperatura. Otro factor igualmente importante es la resistencia química. Los materiales utilizados para las carcasas y las juntas deben seleccionarse cuidadosamente, ya que de lo contrario corren el riesgo de resultar dañados por los medios de medición corrosivos.

Factores externos como los gases de la gasolina, la radiación UV, el agua salada o incluso los microorganismos también pueden causar problemas. Por eso es fundamental que se tengan en cuenta todos los factores relevantes. En todo caso, incluso los diseños más afinados siguen teniendo límites, y pueden ser necesarias medidas de protección adicionales.

Diseño mecánico

A la hora de diseñar un sensor, hay que tener en cuenta todos los puntos anteriores y es decisivo para el rendimiento. Desde la elección del chip sensor hasta el fluido de acoplamiento, pasando por los materiales y las técnicas de fabricación utilizadas. Además, se tienen muy en cuenta los requerimientos del cliente en cuanto a diseño, conexión de presión, etc., así como los requisitos derivados de la aplicación y las directrices establecidas por las normas y leyes.

Electrónica y configuración

La función básica de la electrónica es procesar la señal de medición, guardarla si es necesario y emitirla a través de la interfaz adecuada. En este contexto, los clientes también pueden solicitar que se integren en el firmware cálculos específicos o solicitar configuraciones especiales del dispositivo y del software. Una vez más, existen otros requisitos que dependen del entorno, como la protección ampliada contra rayos, la compatibilidad electromagnética (CEM) o la protección contra explosiones.

Los equipos con seguridad intrínseca también pueden configurarse especialmente para adaptarse a los parámetros de todo el sistema del cliente.

Interfaces eléctricas y conexión

Las interfaces digitales pueden ajustarse a protocolos de comunicación o configurarse de forma específica para cada cliente. Además, las interfaces analógicas siguen desempeñando un papel fundamental en la tecnología de los sensores. KELLER tiene una amplia experiencia en el desarrollo de soluciones específicas para aplicaciones basadas en estos dos principios, incluyendo dispositivos con salidas de señales ópticas y de frecuencia. Para las conexiones eléctricas, los conectores necesarios pueden integrarse en el diseño, mientras que las salidas de cable pueden ser especificadas por el cliente.

Etiquetado

Además de logotipos de clientes, también podemos producir identificaciones funcionales, como designaciones de piezas adicionales, números de serie, códigos de matriz de datos o identificaciones auxiliares, en forma de inscripciones con láser o etiquetas. También es posible la codificación por colores de los cables de conexión según el cliente. En el caso de los productos de mayor consumo, como los manómetros, podemos utilizar un diseño específico para el cliente con su logotipo en el panel frontal.

«Gracias a nuestros conocimientos tecnológicos, nuestra amplia experiencia y nuestro dominio de los numerosos procesos utilizados en la fabricación de sensores de presión, junto con un alto nivel de integración vertical, podemos hacer posible incluso lo imposible.»

La entrada Soluciones a medida aparece primero en Revista Horizonte Minero.

La Línea D de KELLER destaca por su combinación única de un transductor de presión industrial extremadamente robusto y la popular interfaz I2C. Esta serie de éxito se ha perfeccionado y ahora está disponible en versión intrínsecamente segura. La serie D resultante está autorizada para aplicaciones del grupo de gases II y puede utilizarse para medir presiones absolutas y relativas en la zona 0.

Distintas posibilidades de combinación para las más diversas aplicaciones

Esta serie de construcción modular permite numerosas combinaciones y por eso es ideal como componente para desarrollos específicos para clientes que incluyan el uso de interfaz I2C:

• Transmisor de presión OEM para su instalación directa en orificios ya existentes de un sistema: 4 LD Ei…9 LD Ei
• Transmisor de presión OEM con cualquier conexión de presión para atornillar en los sistemas de presión existentes: 20 D Ei
• Transmisor de presión con conexión de presión y entrada de cable: 21 D Ei, 23 D Ei
• Sondas de nivel para medir el nivel de depósitos hasta un máx. de 3 m de altura de llenado: 26 D Ei

Los transmisores de presión OEM están disponibles en diversos tamaños y sirven de base para los demás modelos con cualquier conexión de presión o sonda de nivel para mediciones de contenido de depósitos de hasta 3 m.

Los modelos 21 D Ei y 23 D Ei son transmisores de presión con manguitos metálicos y salida de cable, por lo que difieren en su precisión, dimensiones, posibilidades de aplicación y número de variantes. Así por ejemplo, la versión un poco más económica 21 D Ei presenta una entrada de cable sencilla que sirve como descarga de tracción del cable y es apta para entornos secos.

Por el contrario, el modelo 23 D Ei cuenta con pasacables de alta calidad con clase de protección IP 68 y puede por tanto sumergirse, siendo así ideal para áreas inundadas.

La interfaz I2C

Normalmente, los transmisores de presión con interfaz I2C solo están disponibles en carcasas «de consumo» de plástico o cerámica y son solo los parámetros de compensación los que se almacenan en una memoria. Sin embargo, los transmisores OEM de KELLER cuentan con un núcleo de procesamiento de señal digital (DSP) integrado que compensa y normaliza los valores de salida. La interfaz I2C (con circuito inter-integrado) se ha concebido para la conexión directa de elementos en una placa de circuito. I2C es un sistema de bus que conecta varios transmisores (esclavos) a la misma línea de comunicación.

Así, la línea D intrínsecamente segura reúne una interfaz de presión para uso industrial en entornos difíciles con una interfaz eléctrica para aplicaciones OEM.

Robusto y flexible al mismo tiempo

La serie D Ei tiene un consumo eléctrico extremadamente bajo y está optimizada para aplicaciones accionadas por batería.

Además, la banda de error total es solo de ± 0,7 %FS en un rango de temperatura de -10…80 °C. El sistema electrónico del sensor, herméticamente protegido, y la carcasa compacta de acero inoxidable (opcionalmente Hastelloy C-276) también son extremadamente resistentes a las influencias del entorno. Con rangos de presión de 1 a 1000 bar y la solución interna de dos chips con separación de sensor de presión y acondicionamiento de señal, la serie D Ei ofrece una gran flexibilidad.

La entrada Transmisor de presión OEM Piezorresistivo aparece primero en Revista Horizonte Minero.

La Estación Espacial Internacional se desplaza alrededor del globo terráqueo a unos 400 km de altura. Dado que a esa altura apenas hay oxígeno, este debe enviarse desde la tierra o generarse a bordo de la Estación ISS. El envío de este oxígeno al espacio es caro, ya que transportar 1 kg de carga útil cuesta aproximadamente 33.000 euros. Resulta por tanto razonable intentar depurar el aire espirado por los astronautas para obtener oxígeno útil.

Esa es precisamente la misión del ACLS, que fue transportado el 22 se septiembre de 2018 hasta el módulo americano Destiny (laboratorio estadounidense). El ACLS fue desarrollado por Airbus para la Agencia Espacial Europea (ESA). Para generar oxígeno, en el circuito ACLS el dióxido de carbono existente en el aire de la cabina se convierte en metano y agua, usando el hidrógeno que se obtiene de la división de las moléculas de agua tras aportar energía. A partir del agua y gracias al proceso denominado electrólisis se obtiene oxígeno respirable de nuevo. Según Airbus, el sistema está pensado para una tripulación formada por tres astronautas y permite ahorrar 450 kg de carga de agua al año. A pleno rendimiento, el ACLS elimina diariamente 3 kg de CO2, proporciona 2,5 kg de O2 y produce 1,2 kg de agua.

Para que estos procesos se desarrollen de forma segura, el ACLS requiere componentes altamente fiables. El fabri­cante suizo KELLER AG recibió el encargo de desarrollar los procesos tecnológicos de medición. El proyecto su­ponía grandes desafíos, ya que a una altura de 400 km los componentes, si fallan, no pueden sustituirse en los plazos requeridos. La contribución de KELLER a esta misión se materializó en forma de transmisores de presión absoluta y diferencial que funcionan en un rango de entre 50 mbar y 20 bar a entre 0 y 110 °C.

«Con sus transmisores de presión, los cuales se utilizan en numerosos tipos de aviones y para los más variados co­metidos, contribuyen con su fiabilidad a la seguridad de los más diversos sistemas, KELLER ha demostrado que las exigencias relativas a la vida útil (MTBF) de los sensores en el funcionamiento real se cumplen mucho más allá de lo so­licitado», afirma satisfecho Jürg Dobler, director de KELLER Gesellschaft für Druckmesstechnik mbH.

«En los primeros proyectos de sensores para la astronáu­tica hemos aprovechado tanto nuestra experiencia acumu­lada durante años en el sector aeronáutico como en la in­dustria. Por otro lado, y como no puede ser de otra manera, también esperamos que los resultados obtenidos en los proyectos astronáuticos se incorporen en el amplio catálo­go de sensores de presión de KELLER», apunta Günther Kaden, Consultant Aerospace Sensors.

La entrada Keller en el espacio aparece primero en Revista Horizonte Minero.