Presostato
En el ámbito de los sistemas eléctricos y de control, el presostato es un dispositivo ampliamente utilizado para gestionar y supervisar la presión de fluidos o gases en sistemas industriales y domésticos.
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 del presostato es el siguiente:
Contenidos
Funcionamiento del Presostato
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.
● Mecanismo de ajuste (tornillo de calibración): permite configurar el valor de presión o “set point” al que se activa el interruptor. Normalmente incluye un resorte ajustable que determina el nivel de presión.
Para evitar conmutaciones rápidas y proteger el sistema, el presostato dispone de cierta histéresis o diferencial. Se trata de una diferencia entre la presión de activación y la presión de desactivación del interruptor.
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.
Por ejemplo, la utilización de un presostato para controlar una bomba de agua en un depósito con una cámara de aire y otra de agua para almacenar agua a presión. Cuando la presión baja de 2 bares, el presostato cierra el circuito, activando el contactor y, por fin, la bomba. La bomba funciona hasta que la presión alcanza 5 bares, momento en el cual el presostato abre el circuito y la bomba se detiene.
Tipos de Presostatos
Los presostatos se clasifican según su tecnología de operación, medio controlado o rango de presión. Estas son las categorías principales:
Presostatos 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.
Presostatos Según el Medio Controlado
Esta clasificación se basa en el tipo de fluido cuya presión se va a controlar.
● Presostatos para líquidos: diseñados para trabajar con líquidos como agua, aceite hidráulico, refrigerantes, etc. Los materiales de construcción deben ser compatibles con el líquido.
● Presostatos para gases: diseñados para trabajar con gases como aire, nitrógeno, oxígeno, etc. Deben tener en cuenta la compresibilidad de los gases.
● Bifásicos: capaces de controlar tanto líquidos como gases.
● Presostatos para fluidos corrosivos: fabricados con materiales resistentes a la corrosión, como acero inoxidable, PTFE (teflón) o Hastelloy.
● Presostatos para aplicaciones sanitarias: fabricados con materiales que cumplen con las normativas sanitarias, como acero inoxidable 316L con acabados especiales.
Presostatos 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.
Esquema de Conexión del Presostato
Para una mejor comprensión, se muestra un esquema de contactor con presostatato. Este esquema representa tanto el circuito de control, como el circuito de potencia.
Se trata de un circuito de alimentación de una motobomba, al que se añade un presostato para controlar la presión del fluido. Una sobrepresión desconectará la motobomba.
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 y deteniéndola.
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).
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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