Presostato (Interruptor de Presión): Esquema y Regulación
El presostato, también llamado interruptor de presión, es el encargado de arrancar y parar automáticamente un compresor de aire o una bomba de agua según la presión del tanque. Aquí aprenderemos su esquema de conexión y, lo más importante: cómo regular los muelles (rango y diferencial).
Este elemento desempeña un papel fundamental en la regulación de la presión dentro de un rango determinado, siendo su uso indispensable en sistemas hidráulicos, neumáticos y en el funcionamiento de bombas de agua.
El presostato es un dispositivo electromecánico que detecta cambios en la presión de un sistema. Su función principal es actuar como un interruptor, abriendo o cerrando un circuito eléctrico cuando la presión alcanza un nivel predeterminado.
Este dispositivo es uno de los sensores más simples, pero efectivos, para proteger los equipos de sobrepresiones o caídas de presión que puedan dañarlos. Y, por supuesto, un elemento indispensable para el control automático en sistemas que operan con fluidos o gases.
El símbolo eléctrico del presostato es el siguiente:
Contenidos
Funcionamiento: Diferencial y Rango (Los Muelles)
El presostato opera mediante un mecanismo sensible a la presión. Cuando la presión del fluido alcanza un valor preestablecido (punto de ajuste o set point), el mecanismo interno del presostato acciona un interruptor eléctrico.
Los componentes principales de un presostato son:
● Elemento sensible a la presión: parte que detecta los cambios de presión en el medio. Puede ser un diafragma, un pistón o un fuelle, que se deforma o desplaza en respuesta a los cambios de presión.
● Mecanismo de transmisión: transmite el movimiento del elemento sensible al interruptor eléctrico.
● Interruptor eléctrico: encargado de abrir o cerrar el circuito eléctrico según la señal recibida del elemento sensor. Puede ser un interruptor unipolar (NA o NC) o un interruptor conmutador.
● Rango de actuación (muelle principal): determina a qué presión se activa el interruptor. Se ajusta comprimiendo o relajando el muelle principal. Un muelle más comprimido requiere mayor presión para que el diafragma o pistón lo venza y active el interruptor.
● Diferencial o histéresis (muelle secundario): define la diferencia de presión entre el punto de activación ("ON") y el de desactivación ("OFF"). Este ajuste evita un ciclado excesivo. Por ejemplo, una bomba puede encenderse a 3 bar (activación) y apagarse a 4 bar (desactivación), dando un diferencial de 1 bar.
El modo de funcionamiento típico del presostato en un sistema automático suele ser el de supervisar la presión en un sistema y, dependiendo de la presión, generar una acción correctiva, como encender o apagar un equipo.
Tipos de Presostatos
Los presostatos se clasifican según su tecnología de operación, medio controlado o rango de presión. Estas son las categorías principales:
Según el Tipo de Operación
Esta clasificación se centra en el mecanismo interno que utiliza el presostato para detectar y reaccionar a los cambios de presión. Las categorías principales son:
● Mecánicos: utilizan componentes mecánicos como diafragmas, pistones, fuelles o tubos Bourdon para detectar la presión.
Son simples, robustos y no requieren energía eléctrica para su funcionamiento interno. Son usados comúnmente en aplicaciones estándar y económicas.
La gran mayoría de los presostatos accionan directamente un contacto eléctrico. Este contacto se abre o se cierra al alcanzar un valor de presión preestablecido. Por lo tanto, su salida principal es de tipo contacto, es decir, digital (ON/OFF).
El punto de presión al que se activa el contacto se ajusta mecánicamente, mediante un tornillo, un muelle o un sistema similar.
Sus aplicaciones son en control de bombas de agua, compresores de aire, sistemas neumáticos e hidráulicos sencillos, protección contra sobrepresión, etc.
● Electrónicos: utilizan sensores electrónicos de presión (como galgas extensiométricas, sensores piezorresistivos o capacitivos) para convertir la presión en una señal eléctrica. Un circuito electrónico procesa esta señal y acciona un relé o una salida electrónica.
Ofrecen mayor precisión, rangos de medición más amplios y funciones avanzadas como salidas analógicas. Son ideales para aplicaciones industriales y de automatización.
Proporcionan una señal eléctrica de salida analógica, generalmente en forma de corriente (4-20 mA) o tensión (0-10 VDC). No obstante, también suelen incorporar uno o varios contactos de salida (NA, NC o conmutados).
En los presostatos electrónicos que disponen de salida a contacto, el punto de conmutación se ajusta electrónicamente, mediante botones, una pantalla o mediante comunicación.
Se usa en aplicaciones, como en procesos industriales de control preciso, sistemas de automatización, monitorización de presión en tiempo real, y aplicaciones que requieren alta precisión y repetibilidad.
Según el Medio Controlado (Compresor de Aire vs Bomba de Agua)
Aunque a simple vista pueden parecer cajas idénticas, los presostatos están diseñados específicamente para el fluido que van a manejar. La diferencia no es solo estética, sino funcional y de protección mecánica. No deben intercambiarse sin conocer sus particularidades, especialmente por una pieza clave: la válvula de descarga.
● Presostatos para compresores de aire: diseñados para gestionar gases comprimidos. Deben tener en cuenta la compresibilidad de los gases. Su característica más distintiva es la válvula de descarga (unloader valve).
La válvula de descarga: es un pequeño tubo de cobre o plástico que conecta el presostato con la retención del calderín. Cuando el compresor llega a la presión de parada, esta válvula libera el aire atrapado en el cabezal del pistón.
¿Por qué es vital? Permite que, en el siguiente arranque, el motor comience a girar "en vacío" sin tener que vencer la contrapresión del aire acumulado. Si usas un presostato de agua en un compresor, el motor podría quemarse al intentar arrancar bajo carga.
Los materiales internos están preparados para soportar las altas temperaturas que genera el aire al comprimirse y las vibraciones constantes del motor.
● Presostatos para bombas de agua: en los sistemas de fontanería, el presostato suele trabajar en conjunto con un tanque de expansión (hidrosfera).
Al trabajar cerca de tuberías y en ambientes húmedos, suelen tener carcasas con mayor grado de protección (IP) y componentes internos resistentes a la corrosión por condensación.
No disponen de válvula de descarga: el agua es un fluido incompresible, por lo que no requieren liberar presión residual para que la bomba arranque de nuevo.
Además, podemos encontrar presostatos especiales para usos específicos: bifásicos para líquidos/gases, de materiales resistentes para fluidos corrosivos, y sanitarios de acero inoxidable con acabados especiales.
Según el Rango de Presión
Esta clasificación se basa en el rango de presiones dentro del cual opera el presostato.
● Baja presión: normalmente utilizados en sistemas que operan con presiones menores a 10 bares.
● Presión media: rango típico de 10 a 50 bares.
● Alta presión: diseñados para soportar más de 50 bares, utilizados en aplicaciones industriales como maquinaria pesada.
Características Técnicas del Presostato
Las características de los presostatos pueden ser, principalmente, las siguientes:
● Rango de presión (o campo de medida): es el rango de presiones dentro del cual el presostato opera correctamente y realiza la conmutación. Se expresa en unidades de presión como bar, PSI, kPa, MPa, etc.
● Presión máxima admisible (o presión de rotura): es la presión máxima que el presostato puede soportar sin sufrir daños permanentes. Superar esta presión puede dañar el elemento sensible o el mecanismo interno del presostato.
● Presión de ajuste (o set point): es el valor de presión al que el presostato conmuta el interruptor. En los presostatos mecánicos, se ajusta mediante un tornillo o dial. En los electrónicos, se configura a través de una pantalla o interfaz.
● Precisión: indica la exactitud con la que el presostato conmuta a la presión de ajuste. Se expresa como un porcentaje del rango de presión o como un valor absoluto. Los presostatos electrónicos suelen ser más precisos que los mecánicos.
● Tipo de conexión al proceso: se refiere al tipo de conexión física que se utiliza para conectar el presostato a la tubería o al tanque. Los tipos más comunes son: roscada (rosca NPT, BSP, etc.), bridada (según normas ANSI, DIN, etc.) o conexión con racor (para tubos de pequeño diámetro).
● Tipos de contactos eléctricos: se refiere a la forma en que se conectan los cables eléctricos al presostato. Suelen ser de 3 tipos:
– Normalmente Abierto (NA): el circuito está abierto en condiciones normales y se cierra cuando se alcanza la presión de ajuste.
– Normalmente Cerrado (NC): el circuito está cerrado en condiciones normales y se abre cuando se alcanza la presión de ajuste.
– Conmutado: tiene 3 terminales: uno común, uno normalmente abierto (NA) y uno normalmente cerrado (NC). Permite conectar o desconectar dos circuitos diferentes.
Conexión Eléctrica (Directa vs con Contactor)
Aunque el presostato es técnicamente un interruptor, sus contactos internos tienen un límite físico de resistencia al paso de la corriente.
La elección entre conexión directa o mediante contactor depende fundamentalmente de la potencia del motor y de la intensidad de corriente (I) que este consume, especialmente en el momento del arranque.
Conexión Directa (Motores Pequeños)
En este esquema, los cables de alimentación pasan directamente por los contactos del presostato antes de llegar al motor. Es el método más sencillo y económico.
Se usa generalmente en bombas monofásicas de hasta 1,5 o 2 CV (bombas domésticas de pozo y pequeños compresores de bricolaje. Los contactos del presostato suelen estar certificados para un máximo de 16 A o 20 A. Si el motor consume más, los contactos se soldarán por el calor, dejando la bomba encendida permanentemente.
Conexión con Contactor (Motores Grandes y Trifásicos)
El presostato solo envía una señal de control para activar el contactor, el cual maneja directamente la alta potencia de la motobomba. De esta forma, el presostato desconecta la bomba de forma segura cuando detecta una presión excesiva en el sistema.
Para una mejor comprensión, se muestra un esquema de contactor con presostatato (esquemas de potencia y control). El circuito funciona de la siguiente manera:
1º) Estado normal: el presostato B1, en condiciones normales de presión (presión por debajo del umbral de sobrepresión), mantiene su contacto NC (11-12) cerrado. Este contacto permite que la corriente pueda fluir, alimentando la bobina del contactor KM1.
Si se acciona el pulsador de marcha S2, la bobina del contactor cierra sus contactos principales en el circuito de potencia, permitiendo que la corriente llegue a la motobomba y la ponga en marcha.
2º) Estado de sobrepresión: si la presión del fluido supera el umbral preestablecido en el presostato, este abre su contacto NC (11-12). Al abrirse deja sin alimentación la bobina del contactor.
Esto provoca la apertura de sus contactos principales en el circuito de potencia, cortando el suministro de energía a la motobomba.
3º) Vuelta al estado normal: una vez que la presión del fluido desciende por debajo del umbral de sobrepresión, el presostato cierra nuevamente su contacto NC. El circuito está listo, pero la bomba no arrancará hasta que se vuelva a pulsar el botón S2 de marcha.
4º) Lámparas de señalización: la lámpara verde H1 se enciende cuando el motor KM1 está en marcha en condiciones normales. La lámpara roja H2 se enciende cuando el guardamotor Q1 detecta una sobreintensidad en el motor (se cierra Q1, que en condiciones normales está abierto) o cuando hay una sobrepresión en el fluido (se cierra B1, que en condiciones normales está abierto).
Cómo Regular un Presostato (Ajuste de Tornillos)
Para regular un presostato de forma correcta, es fundamental contar con un manómetro instalado en el sistema, ya que será nuestra única guía visual para saber en qué presiones estamos trabajando. El proceso consiste en equilibrar la fuerza de los 2 muelles internos.
En el interior de la carcasa encontrarás 2 tornillos sobre muelles de distintos tamaños. Aunque la disposición puede variar según el modelo, la lógica de funcionamiento es casi siempre la misma.
El Tornillo Grande (P): Ajuste de la Presión de Parada
Este es el tornillo principal que controla el punto de corte. Al ajustarlo, se está moviendo todo el rango de presión hacia arriba o hacia abajo. Se le llama de "máxima" porque su función principal es decidir cuándo se detiene la bomba.
- Para subir la presión de parada: Gira el tornillo en sentido horario (apretar). Esto comprime el muelle y requiere más presión del agua para vencerlo.
- Para bajar la presión de parada: Gira el tornillo en sentido antihorario (aflojar).
Nota: Al mover este tornillo, la presión de arranque también subirá o bajará proporcionalmente.
El Tornillo Pequeño (ΔP): Ajuste del Diferencial
Este tornillo regula la presión de arranque sin modificar el punto de parada que ya fijaste con el tornillo grande. Aunque se le suele llamar tornillo de "mínima", técnicamente es el del diferencial (ΔP). Se encarga de decidir cuánta presión debe perder el sistema para que la bomba se ponga en marcha (presión de arranque).
- Para aumentar el diferencial: girar el tornillo en sentido horario. Esto hace que la presión de arranque sea más baja (la bomba tardará más en encenderse tras una caída de presión).
- Para reducir el diferencial: girar el tornillo en sentido antihorario. La presión de arranque estará más cerca de la de parada (la bomba arrancará más rápido).
Procedimiento Paso a Paso para un Ajuste Perfecto
Para dejar el equipo bien calibrado, sigue este orden:
- Ajuste de parada: con el diferencial flojo, girar el tornillo grande hasta que la bomba se detenga en la presión máxima deseada (por ejemplo, 4 bar).
- Ajuste de arranque: abrir un grifo y observar en el manómetro a qué presión arranca la bomba. Si se desea que arranque a 2,5 bar, ajustar el tornillo pequeño (ΔP) hasta que el diferencial sea de 1,5 bar (4 – 2,5 = 1,5).
- Comprobación: realizar un par de ciclos completos (arranque y parada) para asegurar que las lecturas en el manómetro son constantes.
⚠️Seguridad eléctrica: Nunca se debe manipular los tornillos con la corriente conectada. Los muelles están junto a terminales eléctricos desnudos. Desconectar, ajustar media vuelta, tapar y volver a conectar para probar.
Aplicaciones del Presostato
Las aplicaciones de los presostatos son extremadamente amplias, abarcando diversos sectores industriales, comerciales y domésticos. A continuación, se detallan algunas de las aplicaciones más comunes:
● Sistemas de bombeo de agua: monitorean la presión en sistemas de agua, evitando daños en bombas por condiciones de baja presión o sobrepresión.
– Abastecimiento de agua potable.
– Sistemas de riego.
– Sistemas de presurización.
– Protección de bombas.
● Sistemas neumáticos: controlan el ciclo de operación de compresores de aire y aseguran que los sistemas neumáticos trabajen dentro de rangos seguros.
– Compresores de aire.
– Maquinaria neumática.
– Sistemas de frenos neumáticos.
● Sistemas hidráulicos: controlan la presión en los sistemas hidráulicos que accionan los diferentes movimientos.
– Prensas hidráulicas.
– Elevadores hidráulicos.
– Maquinaria de construcción.
● Sistemas de refrigeración y aire acondicionado: regulan la presión en calderas y sistemas de climatización.
– Compresores de refrigeración.
– Sistemas de climatización.
● Sistemas de calefacción: mantienen la presión adecuada en los circuitos de calefacción.
– Calderas.
– Sistemas de calefacción central.
● Seguridad industrial: controlan procesos que requieren mantener presiones específicas para garantizar la calidad del producto.
– Protección contra sobrepresión en recipientes a presión.
– Detección de fugas.
● Automoción: controlan la presión de diferentes fluidos del vehículo.
– Sistemas de lubricación.
– Sistemas de frenos.
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