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7/31/2019 7.-Manual de Transductores de Presion
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El senseo y medicin de cantidades fsicas a travs de cambiospequeos en el capacitor elctrico es apenas un nuevoconcepto. Los beneficios naturales de este enfoque fueronreconocidos por muchos aos. Pero no fue sino hasta que losingenieros de Setra introdujeron nuevos materiales, nuevosdiseos y un circuito entregado e innovador que el potencialcompleto de la tcnica fue descubierta en la prctica, el mundo
real de la medicin de presin.
Hoy en da, los transductores de presin con capacitor sonampliamente utilizados tanto en equipos de aplicacin generalcomo altamente especializado que buscan una exactitudminuciosa y estabilidad de largo plazo. Ellos estn en demandadonde sea que un trabajo implique condiciones de operacinadversa, como golpes, vibracin, temperaturas extremas, etc.Diseadores e ingenieros encontraron que la sencillez y la
estructura mecnica intrnsicamente fuerte del resultado comndel sensor capacitivo / capacitor en libertad relativa de losproblemas a los cuales las tcnicas ms glamorosas sonnormalmente susceptibles.
Los hechos y datos de las siguientes pginas ayudaron apresentarle los transductores de presin capacitares/capacitivos(si es que todava no esta familiarizado con ellos), y lo asistiren la evaluacin de su aplicabilidad para los problemas de
medicin de presin que requieren ms que soluciones sinpreparacin.
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C O N T E N I D OPgina
Introduccin a al Presin Capacitiva
Transductores.................................................................................... 4 -7
Comparacin con Indicador de Tensin
Tipos de Transductor............................................................................. 8
Aplicaciones de Transductor de Presin Capacitiva...................................... 9
Conexiones Elctricas de Transductor................................................. 10 - 11
Como Setra Especifica su Presin
Transductores......................................................................... 12 -14
Un Glosario de Trminos de Presin..................................................... 15 -16
Gua de Seleccin de Transductores Setra................................................. 17
Especificacin de Transductores de Presin Capacitivos.............................18
Tabla de Conversin de Presin................... 19
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Una Introduccin a los
Transductores de Presincon base Capacitor
Hoy en da los diseadores pueden escogerdesde una impresionante seleccin detransductores de presin disponiblescomercialmente. La gama de aparatos desensado va desde versiones modernas delvenerable manmetro y tubo Bourdon,pasando por indicadores de tensin decuerdas, hasta unidades sofisticadas queutilizan elementos semiconductores conpiezoresistencias con iones depositados oimplantados sobre sustratos de silicn o zafiro.
Y la lista sigue, para incluir dichos tipos deaplicaciones especiales como LVDT,reluctancia variable, efecto Hall, inductivo ymecanismos potenciometricos.
Aunque la mayora de estos transductoresfuncionan aceptablemente en aplicacionesespecificas. Virtualmente todos han heredadolimitantes en operacin y funcionamiento. Laseleccin de un tipo de transductor enparticular es generalmente un sacrificio en elcual ciertas desventajas conocidas se toleranpara alcanzar el resultado. El cosot ms bajo,por ejemplo, se compra a expensas de laestabilidad a largo plazo... o exactitud... ofiabilidad.
En e este un tanto abarrotado campo detransductores de presin, los mecanismos deSetra con base capacitiva sobresalen comoquizs la cosa ms cercana a una especie detransductor de presin universal. Estos tienenuna gran lista de aplicaciones, una granfiabilidad y fuerza fsica sobretodo, y en lamayora de los casos, requiera menossacrificios que otros tipos. Los costos, aunquesiempre se piensa son altos, son de hechoextremadamente competitivas en cantidades.
TRANSDUCTORES
CAPACITIVOS....
Sencil lez funcional /
Sof ist icacin est ruct ural
Los transductores de presin capacitivos deSetra son adaptaciones diseadas por hbilesexpertos de un mecanismo sencillo, durable yfuncionalmente estable... el capacitor elctrico.
Dentro de una configuracin comn de Setra,una carcasa compacta contiene dossuperficies de metales estrechamenteespaciados, paralelos, aislados elctricamente,una de las cuales es un diafragmaesencialmente capaz de flexionarseligeramente bajo presin aplicada. Eldiafragma esta construido de un material debajo histresis como el 17-4 PH SS o uncompuesto patentado de vidrio y cermicofusionados (Setraceram)
Sensor de presin capacit ivo comn, mostrando laconst ruccin fuert e. Los materiales se seleccionancuidadosamente para la compati bil idad para minibarefectos ambientales. (El espacio del capacit or estaacentuado para su il ust racin.)
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Estas superficies firmemente seguras (oplacas) estn montadas, as que una ligeraflexin mecnica del ensamble, causado porun cambio instantneo en la presin aplicada,altera la distancia entre ellos (creando, enefecto, un capacitor variable).
El cambio resultante en capacitancia esdetectado por un circuito comparador linealmuy sensible (empleando la patente de diseocostumizado ASICs), la cual amplifica yproduce una seal proporcional de alto nivel.
La sencillez inherente y la aspereza de estaconfiguracin fsica, el hecho de que todas laspartes humdecibles son de acero inoxidable ode cermica, de bajo histresis, y unmatrimonio cuidadoso del ensamblajemecnico al circuito electrnico, todoscombinan para crear un transductor queexhibe uniformemente una funcin y fiabilidadsuperior.
FUNCIONES OPERATIVAS
COMPARATIVAS
ALTAS EXACTITUDESDependiendo del requerimiento de aplicacin,
los transductores Setra pueden proporcionarexactitudes tan altas como .02% FS. Dichaprecisin, no alcanzable por muchos otrostipos de transductores, es particularmente tilen aplicaciones de prueba y medicin,transferencia baromtrica estndar, altimtrica,etc.
MINIMO MOVIMIENTO MECANICOUn cambio de voltaje mediable es producidopor un ligero cambio en el espacio de la placa
del capacitor. La deflexin extremadamentepequea de los diafragmas del sensor Setraayuda a minimizar los errores de histresis yrepeticin y a proporcionar tiempos derespuesta muy rpidos.
EXTENSA GAMA DE HABILIDADESLos transductores Setra proporcionan unaamplia seleccin de rangos de presin.
Presiones desde 0.1 pul. W.C. hasta 10,000psig se pueden medir precisa yconsistentemente.
El perf il del Modelo de Set ra 239 un t ransduct or de presin
dif erencial baja de alt a exact it ud. Su incomparablediaf ragma t ermalmente est recho combina la alt a sensibi li dadcon una exacti t ud inmejorable (0.14% FS) y caractersti cast ermales (operacin desde 30F(-1C) hasta 150 F(65C)con efecto termal < 1% FS / 100 37C). (El espacio delcapacit or y la desviacin est n acentuadas para su il ust racin
ESTABILIDAD DE LARGO PLAZOTodos los transductores Setra estn diseadosy precisados para mantener los ajustes mstiempo que las unidades de la competencia. A
diferencia de los sensores como los de tensinde cuerdas estndar, los transductorescapacitivos exhiben la extremadamente bajadeformacin, efectos de maduracin, efectosde humedad y otros enemigos comunes deproduccin/salida de estabilidad. Lostransductores de Setra proporcionanestabilidades cero de largo plazo tan bajoscomo .05% FS/yr.
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POTENCIA DE ALTO NIVELLos transductores de Setra no necesitanamplificacin de seal. Como resultado, evitanproblemas comunes a la potencia de losmecanismos de bajo nivel como los de tipopiezoresistivo (thin film e IC). Normalmentedichos problemas incluyen una pobre
estabilidad de largo plazo, inestabilidad termal,alta susceptibilidad RFI y efectos de humedad.
EXTENSA COMPATIBILIDAD DE MEDIO(DE COMUNICACIN)Todas las partes humedecibles de lossensores Setra son, ya sea, de aceroinoxidable o de material cermico resistente.Como resultado, pueden manejar una granvariedad de rangos, incluyendo cidos,soluciones salinas, gases corrosivos y lquidos
con alto contenido de partculas.
GRAN COMPATIBILIDADELECTROMAGNETICA (EMC)Las resistentes carcasas metlicas de Setra,los cables protegidos y la cuidadosaconstruccin, junto con la caracterstica de
potencia de alto nivel de sensado capacitivoaseguran una alta inmunidad a frecuenciasexternas de radio y a la interferencia dedescarga electrosttica. Igualmente gracias asu excelente proteccin, son esencialmenteinmunes a la in interferencia de emisiones defrecuencia radial.
RESISTENTES A AMBIENTES PESADOSLos transductores de Setra son rudos
Aquellos modelos diseados para uso industriaestn especificados para resistir a un mnimode 10 millones de ciclos de escala completacon exactitud especificada y funcionamientotermal. Cuando se instalan por ANSI B40.2aplicando una presin mxima de 75% F.S.ellos exhibirn un ciclo de vida ilimitado. Lo quees ms, todas las unidades industriales estn
certificadas para un choque de carga, y puedenresistir la vibracin a amplitudes mximasdesde un mnimo de 10 G a 20 G.
TRANSDUCTORES DE PRESIN CON BASE DE CAPACITANCIA
Caracterstica de Transductor
Potencia de Alto Nivel
Construccin Protegida, Rgida
Circuito, Patentado
Materiales Compatibles Cuidadosamente
Seleccionados
Movimiento Mecnico Mnimo
Sensado Capacitivo
En uso, esto se traduce a . . .
Mejor Exactitud Estabilidad Ms Alta,
Vulnerabilidad RFI Baja
Extensa Compatibilidad de Medios
Tolerancia a la Vibracin y al Alto Choque
Alta Compatibilidad Electromagntica
Alta Resistencia a Condiciones Pesadas
La Ms Alta Exactitud
Excelente Estabilidad de Temperatura
Mnimos Efectos de Humedad
Baja Histresis Alta Repeticin
Alta Sensibilidad Sensado Preciso de Baja
Presin
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Caractersticas Comparativas
Transductores de Tensin Estndar TRANSDUCTORE
CAPACITIVOSSETRABONDED THIN FILM IC
EXACTITUD DEMEDIDA
Promedio Promedio Promedio Alto
ESTABILIDAD DELARGO PLAZO
Bajo Promedio Promedio Alto
NIVEL DE SALIDA Alto Bajo Bajo Alto
HISTERESIS Promedio Promedio Promedio Bajo
MOVIMIENTO Alto Bajo Bajo Ninguno
RESPUESTA DEFRECUENCIA
Rpido Limitado Promedio Rpido
COMPATIBILIDADDE MEDIOS
Limitado Limitado Limitado Alto
EFECTOS DEMADURACIN
Promedio Promedio Promedio Virtualmente Ningun
RANGO DEPRESIN
Limitado Limitado Limitado Extenso
COMPENSACINDE TEMPERATURA
Amplio Amplio Amplio Mnimo
SUSCEPTIBILIDADEMI / RFI
Promedio Alto Alto Mnimo
DURABILIDAD YCONFIABILIDAD
Justo-Bajo Justo-Bajo Justo-Bajo Alto
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Transductor de Presin Capacitivo
APLICACIONESDebido a que se han ganado una reputacinpor su constante exactitud alta y suincomparable estabilidad de largo plazo, lossensores Setra encuentran una gran variedad
de aplicaciones en reas donde dichascaractersticas van de lo importante a lo vital.
Algunos de estos incluyen:
Prueba y Medicin
Lugares de prueba de motores de avion Turbo-jet/Turbo-ventilador medidas de presininterna a puntos mltiples.
Lugares de prueba para motores de autobs Europa
Tneles de viento
Dinammetros
Monitoreo y anlisis de almacenamiento degas
Instrumentacin medica
Sistemas de prueba hidrulica y pitot-estticapara aviones
Una gran variedad de instrumentos, incluyendointerfermetros lser, instrumentos deporosimetria, sistemas de medicin de partcula,analizadores de sorpcin automatizada, etc.
Aplicaciones generales de R&D y Laboratoriode Metrologa
Industrial y Militar
Compresores de alta velocidad
Sistemas de control de procesos
Sistemas de enlatado/embotellado
Vehculos todo terreno
Lecheras cerveceras
Sistemas de medicin de nivel de tanque
Sistemas de control de lanzamiento de misil dehelicptero
Equipo de vigilancia militar
Equipo de procesamiento semiconductor
Procesamiento farmacutico y bio-tecnolgico
Lneas de gas natural
Equipo de torno/taladro para el mar
Aire Condicionado (Calefaccin yVentilacin) (HVAC)
Sistemas de control de HVAC y VAV
Sistemas de manejo de energa
Control de cuarto limpio
Monitoreo de condicin de filtro
Control de deteccin de humo
Control de velocidad de bomba
Salas de aislamiento en hospitales
Aplicaciones Baromtricas
Ahora en uso en ms de 400 EstacionesClimticas remotas de Tierra y Mar
En uso en ms de 500 aeropuertos como partede Sistemas de Observacin Automatizada deClima (AWOS) y Sistemas de ObservacinAutomatizada de superficie (ASOS) parareporte automtico de presin baromtrica
Usadas en estaciones climticas en todaCanad
En uso por la mayora de los fabricantes desistemas climticos en Europa.
Ampliamente usado como traspaso deestndares de presin
Usado por varios aeropuertos y tiendas desistemas electrnicos para aviones pararecertificacin del altmetro
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ConexionesELECTRICAS
CABLEADO DE TRANSMISOR DE 2-TERMINALES
PARA USO EN TODOS LOS MODELOS DE SALIDA DE CORRIENTE DE (4 -20 mA)
CABLEADO DE TRANSMISOR DE 3-TERMINALESPARA USO EN MODELOS SETRA 207, 264 Y 280E
CABLEADO DE TRANSMISOR DE 3-TERMINALESPARA USO EN MODELOS SETRA 206, 209, 212, 212FT, 276
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CABLEADO DE TRANSDUCTOR DE 4-TERMINALESPARA USO CON LOS MODELOS SETRA 204, 204D, 205-2, 206*, 212*, 212FT*, 239Y270
*Los modelos 206, 212 Y 212 FT pueden conectarse como aparatos de 3-alambresconectando SALIDA, -EXC y proteger a una corriente de tierra.Los transductores de 4-alambres solo pueden ser de tierra en EXC o SALIDA porqueexiste un modo de corriente de voltaje (vea el modo de corriente de voltaje abajo)
MODO DE CORRIENTE DE VOLTAJE
SOLAMENTE MODELOS DE 4- ALAMBRES MODELOS204, 204D, 205-2, 228-1 Y270
Comnmente la SALIDA es de aproximadamente 4.7VDC arriba de la EXCITACINRegla: Solamente puede ser corriente a tierra en un solo lugar ya sea EXC o -SALIDA
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EspecificacinDERIVACIONES
Se expresan en %FS a una temperatura constante.
La Exactitud como RSS sin linearidad, histresis y sin repeticin
SUMA DE RAICES CUADRADAS (RSS)
Sin Linearidad: (0.1%) = 0.01%
Histresis: (0.05%) = 0.0025%
Sin Repeticin: (0.02%) = 0.0004%
0.0129%
0.0129% = 0.11% FS a una temperatura constante
Relacin de una curva de calibracin a una lnearecta especifica.
METODO DE LINEA RECTA QUE MEJORAJUSTA (BFSL)EJEMPLO: 0.1% FS
Usada para medidas no lineales en todos losTransductores de Presin Setra excepto losmodelos 270, 276, 370 y 470.
Relacin de una curva de calibracin a una lnearecta especifica a travs de sus puntos terminales.
METODO DE PUNTO FINALEJEMPLO: .05% FS
Usado para medidas no lineales en el modelo 270 y276
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Relacin de una curva de alineacin a una linearecta especifica con puntos terminales a cero yescala completa.
METODO TERMINALEJEMPLO: .012% FS
Usado para medidas no lineales de los Modelos 370y 470
Diferencia mxima en el proceso a cualquier valorde presin dentro del rango especificado, cuando elvalor esta aproximado con presin creciente ydecreciente.
La habilidad de un transductor para reproducirlecturas de proceso cuando se le aplica el mismovalor de presin consecutivamente, bajo lasmismas condiciones, y de la misma direccin.
La habilidad de un transductor para reproducirlecturas de proceso obtenido durante sucalibracin original en condiciones de cuartopor un periodo especifico de tiempo.
EJEMPLO (MODELO 270):
0.1% FS SOBRE 6 MESESA 70F (21C)
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El proceso cero es un establecimiento de fbricadentro de un cierto porcentaje de escala completa.Resultante de un cambio arriba. No afecta lalinearidad o la exactitud.
El proceso de lapso es un establecimiento de fbricadentro de un cierto porcentaje de la escalacompleta. Resultante en un cambio en la vertientede la curva. No afecta la linearidad o la exactitud.
El cambio en el proceso de cero y el lapso queocurre debido a los cambios de temperatura.
Cambio Termal Cero:
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Presin Absoluta Presin relativa medidaa vaco completo. Referido como a libras porpulgada cuadrada absoluta (PSIA).
Presin Atmosfrica La presin de laatmsfera en la superficie de la tierra.Presin atmosfrica NIST estndar =
1.01325 bar.
Bar Unidad de presin (o tensin). 1 bar =750.07 mm de mercrio a 0C, lat. 45.
Presin Baromtrica Presinatmosfrica; con frecuencia medido enmilibars, pul. Hg (pulgadas de mercurio), ohectopascales.
Tubo Bourdon Antes una presinmecnica estndar consistente de un tuboplano que tiende a enderezarse bajo presininterna; actualmente usada comnmentecon un potencimetro para producir unasalida elctrica.
Presin de Explosin La mxima presinque se puede aplicar al puerto de presinpositiva sin reventar el elemento sensor.
Sensor capacitivo Deteccin y medicinde presin a travs del cambio en voltajeatravesando un capacitor, una placa de lacual es un diafragma la cual se desva unpoco con cambios en la presin aplicada.
Presin Compuesta Presin medida delvaco completo (-14.7 PSIV) a la presinestndar referente a la atmsfera.
Presin Diferencial Presin medidarelativa a una presin referencial. Referidacomo libras por pulgada cuadradadiferencial. (PSID).
FS (Lapso Completo o Escala Completa) El rango de valores mensurados sobre loscuales un transductor es previsto paramedir, especificado por los limitessuperiores e inferiores. Ej.: 0 a 100 PSIG,FS es 100 PSIG/0 a 5VDC, FS es 5 VDC,800-1100 MB, FS es 300 MB.
Presin estndar Presin relativa medidaa una presin atmosfrica ambiental.Cuantificada en libras por pulgada alcuadrado estndar (PSIG).
Manmetro Instrumento para medir lapresin; originalmente, un tubo con forma deU conteniendo lquido (agua, aceite omercurio), una rama que se abre al volumen
de gas para ser medido, el otro cerrado oconectado a un instrumento de registro oarchivo. Las versiones actuales utilizandiafragmas, fuelle u otros mecanismos parasensar presiones relativas.
Milibar (mbar) Unidad de presingeneralmente usada en medidasbaromtricas; 1 mbar = 100 N/m, o 10dyn/cm.
Newton (N) La unidad de fuerza en elSistema Internacional de Unidades (SI); lafuerza requerida, para impartir unaaceleracin de 1 m /sec a una masa de 1kg.
Pascal (Pa) La unidad estndar depresin (o tensin) en el Sistema SI, igual a1 newton por metro cuadrado (1N/m)
P/I Termino comn para procesarindustrias significando presin-entrada/corriente-salida (Entrada de 3-15PSIG a una salida de 4-20mADC).
Transductor de Presin Mecanismoelectromecnico para pasar valores depresin de fluidos a voltajes atravesando
Rango La extensin entre las presionesmximas y mnimas entre las cuales eltransductor ha estado designado para
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una carga alta de impedancia (5k ohms oms).
Transmisor de Presin Mecanismoelectromecnico para pasar valores depresin de fluidos a corrientes(generalmente de 4-20mA) a una carga debaja impedancia. (Los transmisores Setraestn diseados por el prefijo del nmero demodelo C).
Presin de Prueba La presin mximaque se puede aplicar sin cambiar la funcinms all de las especificaciones(comnmente, cambio cero 0.5% FS).
PSIA Libras por pulgada cuadradaabsoluta.
PSVI Libras por pulgada cuadrada devaco.
operar.
Setraceram - Elemento sensor decermica/vidrio patentado, usado por Setraen transductores baromtricos einstrumentos que requieren el grado msalto de precisin de medida y estabilidad.
Lapso La diferencia algebraica entre loslmites del rango. Ej.: 1 a 5.1 Volts DC; ellapso es 5VDC. Algunas veces se usa paradesignar el proceso de escala completo; porejemplo 5 VDC.
Torr Unidad de presin baja igual a unacabeza de 1mm de mercurio, o 133.3 N/m.
Vaco Generalmente se refiere a
presiones entre 0 y atmosfrica; confrecuencia medida en 0-30 pulg. Hg Vaco.Referidas como libras por pulgada cuadradade Vaco (PSIV).
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REEMPLAZO DE SUBTEXTO MODELO 212FT
MODELO DETRANSDUCTOR
Setra
APLICACINCOMN
Modelo204
AltaExactitudT&M
Modelo205-2
GPT&M
M
odelo2006/2007
Industrial/OEM
Modelo209
Industrial/OEM
Mo
delo270/370/470
PresinBaromtrica/Media
Modelo280E
Pres.Alta/ProcesoGP
Modelo204D
PresinDiferencialAlta
Modelo230
PresinDif.
HUm/Hum
Modelo239
Exac
t.AltaPres.
dif.
baja
Modelo264
P
resinDif.Baja
Modelo212FT
FlujoatravsdeUHP
M
odelo280E-XP
Pres.
AltaapruebadeExp..
ModeloC-290
Diaf.
NiveladoSanitario3A
Modelo276
B
aromtricoOEM
Ajuste de Altmetro
Medidas Baromtricas
Enfriadores
Control de Cuarto Limpio
Control de Compresor
Dinammetros
Manejo de Energa
Clulas de Prueba de Motor
Monitores de Condicin de Filtro
Proceso de Alimentos y Bebidas
Control de Cap de Humo
Equipo de Llenado Gas Botella
Propsitos Grales/Industriales
Locaciones Peligrosas
Alta Exactitud Prueba y Medida
HPLC
Control de HVAC/VAV
Equipo HVAC
Sist. Hidrulicos/Neumticos
Trabajo intrnsicamente Seguro
Motor Industrial
Interfermetros Lser
Deteccin de Goteo
Medicin de Nivel
Instrumentacin Medica
Lneas de Gas Natural
Aplicaciones OEM
Vehculos todo terreno
Torno p/agua
Sist. de Conversin de Papel
Rango P/I
Proceso Farmacutico
Estndares de Transfer de Papel
Control de Proceso
Control de Velocidad de Bomba
Equipo de Refrigeracin
R&D/Cientfico
Sistema de Filtracin Sanitaria
Lneas de Presin Sanitaria
Equipo Semicon
Manejo de Gas Especial
Prueba y Medicin
Sistemas de Datos de Clima
Sistemas de Vaco
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ESPECIFICANDOTransductores de Presin CapacitivosLa siguiente gua le asistir en la seleccin del tipo de velocidades del transductor de presin Setra que har sumejor trabajo. Si desea una cotizacin, solo mndenos una copia de esta forma por fax o e-mail.
Aplicacin
La aplicacin es Nueva Existente. Descrbala:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Modelo # (si lo sabe)___________ Cantidad Inicial __________ Cantidad Anual Estimada_________
Rango de Presin:___________ Estndar Absoluto Diferencial Vaca
Salida: 0-5 VDC 1-6 VDC 4-20 mA 0.1 a 5.1 VDC Otra_______________
Excitacin: 24 VDC 12 VDC Otra ________________
Medio: Aire Agua Fluido Hidrulico Otro________________
Ambiente: Interno Externo A prueba de Explosin Otro__________________
Adecuacin de Presin: NPT (macho) Nivelado 7/16SAE (macho) Otro____________
Terminacin Elctrica: _________pies de cable (especifique longitud) Cinta Terminal Otra____________
Exposicin de temperatura (operando): 40 - 100F 0 - 175F -40 - 260 Otro__________
Golpe/Shock: 50G 100G 200G Otro____________
Vibracin: 5G 10G 20G Otro ______________Interfase Elctrica: Especifique Ruido Potencial (fuerza de campo y frecuencia)
Opciones:
Comentarios______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
NOMBRE: ________________________________________________________ TITULO: ___________________________________
ORGANIZACIN: _____________________________________________________ DIVISION: ______________________________
DIRECCIN: __________________________________________________________________________________________________
CIUDAD/ESTADO/C.P.: ________________________________________________________________________________________
TELEFONO: ( _______ ) _______________________ FAX ( ________ ) _______________________________
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TABLA
DEC
ONVERSIN
DE
PRESIN
FactoresdeMultiplicacin
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