Sensores y Transmisores

Principio de funcionamiento

ALEXIS SALAZAR

Sensor

� Se llama sensor al instrumento que produce una señal, usualmente eléctrica en la actualidad, (antiguamente se utilizaban señaleshidráulicas), que refleja el valor de una propiedad, mediante algunacorrelación definida.

Sensor

� La relación entre la variable del proceso y el fenómeno físico en el que se basa el sensor es dada por la ganancia (KT) del sensor.

PVmin PVmax

0 %TO

100 %TO

PV

TO

PVPVK

T

%][

minmax

100=

−

=

EJEMPLO: EN UNA TERMOCUPLA OHM/ºc

Sensor

� El sensor ideal es un instrumento que no altera la propiedad medida. Por ejemplo, si se mide temperatura, el sensor ideal no debería aportar ni recibir calor, es decir debería tener una masa igual a cero; o no debería estar en contacto con la masa a la que le esta midiendo la temperatura.

Transmisores

� Los transmisores son instrumentos que convierten la salida del sensoren una señal suficientemente fuerte como para transmitirla al controlador o a otro aparato receptor.

� Las señales de salida del transmisor pueden ser neumáticas, eléctricas o digitales

Sensores de Temperatura mas Comunes: Termocuplas

� En el año 1821, Seebeck notó que al juntar dos conductores de metales distintos, de manera que se forme un circuito eléctrico cerrado, fluía una corriente eléctrica que dependía de la diferencia de temperatura entre las junturas.

Termocuplas

� Consiste en dos alambres de diferentes metales o aleaciones (platino-rodio, níquel y níquel-cromo, hierro-constantán), un galvánometro que mide las tensiones eléctricas (milivoltios) creadas por el calentamiento del punto de soldadura (extremos soldados)

Termocuplas

Termométros de resistencia

� Es un instrumento que consta principalmente de un hilo metálico arrollado en un elemento de soporte, dotado de los medios necesarios para determinar las variaciones de su resistencia eléctrica. Se basa en el efecto Joule-Thompson.

Termométros de resistencia

� Los materiales más usados son el níquel, el platino, el cobre, el plomo y algunos semiconductores.

PT100". La precisión de estos instrumentos puede llegar a la centésima de grado centígrado

Pirómetros

� Los pirómetros determinan la temperatura estudiando el color, la cantidad y el brillo de la radiación emitida por un cuerpo incandescente.

� Dependiendo de la característica de la radiación que guíe la medición los pirómetros pueden ser:� Ópticos : si se basan en el brillo de la

radiación.� De Radiación: si se basan en la cantidad o

intensidad de la radiación.� De color.

Sensores de Temperatura de Ultima Generación

� Se han desarrollado más recientemente (1992) circuitos integrados (por ejemplo, el LM35A) que se comportan como una fuente de corriente en función de la temperatura. El artefacto es lineal en todo su rango de operación (desde 0ºK hasta que se funde, en el orden de los 150ºC) y genera, sistemáticamente, 10-6 A/ºK (si bien existen versiones que generan 10-6 A/ºC y 10-6 A/ºF)

Sensores de Presión

� Los dispositivos para medir presión se clasifican en tres grupos: � Los que se basan en la medición de la

altura de una columna de líquido� Los que se basan en la medición de la

medición de la distorsión de una cámara elástica

� Los sensores de tipo eléctrico

Sensores de Presión

� El mas común entre los de medición de altura de líquidos es el tubo en forma de U

Sensores de Presión

� Aparatos medidores de presión provistos de elementos elásticos sensibles.

� Su funcionamiento está basado en la utilización de la deformación o el momento de flexión de elementos elásticos sensibles que perciben la presión de un medio y la transforman en desplazamiento o esfuerzo.

El manómetro de Bourdon es el ejemplo típico de esta clase

Sensores Eléctricos de Presión

� Se basan en principios tales como:� La aparición de cargas electroestáticas cuando

se deforman los cristales en una dirección determinada (Manométro piezoelectrico).

� El cambio de la resistencia eléctrica de los conductores bajo la acción de la presión (Manómetro de resistencia).

� Variaciones en la inductancia y capacitancia de conductores, de uso muy limitado debido a su baja sensibilidad

Sensores de Flujo

� Rotámetros:� Es el medidor de área más importante, en él, la

caída de presión es prácticamente constante, mientras que el área por la que circula el fluido varía con la velocidad de flujo. A partir de un calibrado, se relaciona el área con la velocidad de flujo.

Sensores de Flujo

� Venturi� Es un medidor de carga o presión variable, el

principio general de funcionamiento es la reducción de presión asociada al aumento de velocidad o energía cinética que sufre un fluido cuando se coloca una constricción

Sensores de Flujo

� Tubo de Pitot:� Mide la velocidad local a lo largo de una

línea de corriente por la diferencia de presión del impacto y la presión estática

Sensores de Flujo Magnéticos

� Se basan en la creación de potencial eléctrico por el movimiento de un fluido conductor a través de un campo magnético generado exteriormente. Según la ley de Faraday de la inducción electromagnética, el voltaje generado, es directamente proporcional a la velocidad del flujo del fluido

Sensores de Concentración

� Cromatografía: Designa procesos basados en la diferencia de velocidades a que los componentes individuales de una mezcla emigran por un medio estacionario bajo la influencia de una fase móvil.

Sensores de Concentración� Espectrofotometro:

� La interacción de la radiación con la materia. Cuando la radiación pasa de un medio vacío a través de una porción de materia, ésta actúa con los átomos y moléculas con que se cruza. La naturaleza específica de la materia hace variar esta interacción y como consecuencia, la radiación puede ser transmitida, absorbida, reflejada o dispersada en diversos grados

Sensores de Concentración

� Ph metro: