Receptores.
Reciben las seales que proceden de los transmisores y las
indican o registran. Existen receptores de control que envan una
seal adicional de salida normalizada a los valores de seal neumtica
o seal electrnica.Receptores elctricos:Un receptor elctrico es todo
dispositivo, aparato o mquina capaz de transformar la energa
elctrica que recibe en cualquier otra clase de energa. Hay
distintos tipos de receptores elctricos: Receptores trmicos: Son
dispositivos en los que se transforma la energa en calor (estufas,
calentadores, planchas, secadores). Receptores lumnicos: Son
aparatos que reciben energa elctrica y la transforman en luz
(lmparas). Receptores electroqumicos: Son los que transforman la
energa elctrica en energa qumica, dando lugar a reacciones qumicas
(clulas electrnicas). Receptores mecnicos: Es una mquina que
transforma la energa elctrica en energa mecnica (motores elctricos
de corriente continua o alterna). Al igual que el generador, el
receptor tiene dos caractersticas propias: la fuerza
contraelectromotriz y la resistencia interna. Fuerza
contraelectromotriz E es la energa consumida por el motor en un
segundo y por unidad de intensidad.Algunos de los ejemplos de estos
receptores son: la bombilla o lmpara, zumbador electrnico, motores
elctricos, entre otros.
Sensores.
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas
o qumicas, llamadas variables de instrumentacin, y transformarlas
en variables elctricas. Las variables de instrumentacin pueden ser
por ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia,
aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin,
humedad, pH, etc. Una magnitud elctrica puede ser una resistencia
elctrica, una capacidad elctrica (como en un sensor de humedad),
una Tensin elctrica (como en un termopar), una corriente elctrica
(como en un fototransistor), etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor est
siempre en contacto con la variable de instrumentacin con lo que
puede decirse tambin que es un dispositivo que aprovecha una de sus
propiedades con el fin de adaptar la seal que mide para que la
pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el termmetro de
mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de
dilatarse o contraerse por la accin de la temperatura. Un sensor
tambin puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma
de energa en otra. reas de aplicacin de los sensores: Industria
automotriz. Industria aeroespacial. Medicina. Industria de
manufactura. Robtica. Los sensores pueden estar conectados a una
computadora para obtener ventajas como son el acceso a una base de
datos, la toma de valores desde el sensor, entre
otros.Caractersticas Rango de medida: dominio en la magnitud medida
en el que puede aplicarse el sensor. Precisin: es el error de
medida mximo esperado. Offset o desviacin de cero: valor de la
variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el
rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada,
habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el
offset. Linealidad o correlacin lineal. Sensibilidad de un sensor:
relacin entre la variacin de la magnitud de salida y la variacin de
la magnitud de entrada. Resolucin: mnima variacin de la magnitud de
entrada que puede apreciarse a la salida. Rapidez de respuesta:
puede ser un tiempo fijo o depender de cunto vare la magnitud a
medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las
variaciones de la magnitud de entrada. Derivas: son otras
magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que
influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser
condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras
como el envejecimiento (oxidacin, desgaste, etc.) del sensor.
Repetibilidad: error esperado al repetir varias veces la misma
medida.
Tipos de Sensores Sensores de presencia. Sensores de
temperatura. Sensores de Humedad. Sensores de Presin. Sensores de
Posicin. Sensores de velocidad. Sensores de caudal. Sensores de
nivel. Sensores de flujo.Sensores de flujo El sensor de flujo es un
dispositivo que, instalado en lnea con una tubera, permite
determinar cundo est circulando un lquido o un gas. Estos son del
tipo apagado/encendido; determinan cundo est o no circulando un
fluido, pero no miden el caudal. Para medir el caudal se requiere
un caudalmetro. Elfuncionamiento de los sensores de flujose basa en
el principio termodinmico. En un tubo de medicin se genera calor
que es absorbido por un medio circulante. La cantidad de calor
transportada es, por lo tanto, una medida de la velocidad de flujo.
Los sensores de flujocontrolan con absoluta fiabilidadel flujo de
medios gaseosos y lquidos. Poseen como propiedades a destacar la
escasa prdida de presin y la reaccin rpida a los cambios en el
flujo. Para determinar el tipo de sensor de flujo se deben tomar en
cuenta los siguientes factores: Caudal de disparo: se debe
seleccionar un sensor ms sensible si se requiere detectar flujos
muy bajos. Prdida de presin: al colocar cualquier objeto en el paso
de un fluido se est reduciendo en alguna medida su presin. La
presin de salida siempre va a ser menor a la de entrada, siendo el
sensor de tapn el que ms reduce la presin y el sensor de paleta el
menos intrusivo. Impurezas en los fluidos: los slidos en los
fluidos pueden obstruir el sensor de pistn. En cambio, el sensor de
paleta es el que menos se ve afectado por los slidos. Tipo de
fluido: se debe seleccionar un sensor que est fabricado con
materiales que soporten el tipo de fluido que vamos detectar. La
temperatura, presin, acidez y densidad son factores que se deben
tomar en cuenta para seleccionar los materiales.
Tipos de sensor de flujo: De pistn: Es el ms comn de los
sensores de flujo. Este tipo de sensor de flujo se recomienda
cuando se requiere detectar caudales entre 0,5 LPM y 20 LPM.
Consiste en un pistn que cambia de posicin, empujado por el flujo
circulante. El pistn puede regresar a su posicin inicial por
gravedad o por medio de un resorte. El pistn contiene en su
interior un imn permanente. Cuando el pistn se mueve el imn se
acerca y activa un reed switch, que cierra o abre (segn sea la
configuracin) el circuito elctrico. El rea entre el pistn y la
pared del sensor determina su sensibilidad, y por ende a qu caudal
se activar el sensor.
Diagrama sensor de flujo tipo pistn.De paleta (compuerta): Este
modelo es recomendado para medir grandes caudales, de ms de 20 LPM.
Su mecanismo consiste en una paleta que se ubica transversalmente
al flujo que se pretende detectar. El flujo empuja la paleta que
est unida a un eje que atraviesa hermticamente la pared del sensor
de flujo y apaga o enciende un interruptor en el exterior del
sensor. Para ajustar la sensibilidad del sensor se recorta el largo
de la paleta. Diagrama y aspecto fsico del sensor de flujo tipo
paleta. De elevacin (tapn): Este modelo es de uso general. Es muy
confiable y se puede ajustar para casi cualquier caudal. Su
mecanismo consiste en un tapn que corta el flujo. Del centro del
tapn surge un eje que atraviesa hermticamente la pared del sensor.
Ese eje empuja un interruptor ubicado en el exterior del sensor.
Para ajustar la sensibilidad del sensor se perforan orificios en el
tapn.
Diagrama sensor de flujo tipo tapn.Aplicaciones: Sus
aplicaciones tpicas incluyen deteccin de flujo de aire en sistemas
de enfriamiento ambiental, aceite ensistemas hidrulicos, de
lubricacin y cajas de engranajes; fluidos en sistemas de
refrigeracin y calefaccin, aplicaciones en bombas de transferencia
y carga de combustible, y sistemas de agua potable y aguas servidas
o negras. En la tcnica de instalacin de equipos de flujo de
procesos yoperaciones para medir el flujoo corriente de medios
lquidos, elsensor de flujoes un elemento constituyente ciertamente
importante para la seguridad en el servicio y funcionamiento. Las
aplicaciones industriales requieren, en su mayora, una medicin de
flujo, algunas veces dichas mediciones deben ser muy exactas, tal
como la medicin del material que se est usando en el proceso o
manufactura en cuestin, de manera que se puedadeterminar la
cantidad del material en bruto. De ah la necesidad de contar con
elementos de excelente calidad provistos por expertos en la
materia, evitando con ello retrasos y malos resultados en las
labores de la industria. El sensor de flujo es un equipo de control
de proceso muy utilizado en procesos industriales como en los
complejos petroqumicos y qumicos, en la industria petrolera, as
como en otros procesos continuos, por su gran confiabilidad,
facilidad de uso y precisin en la medicin.Sensores de nivel Se
utilizan para conocer el estado de llenado de depsitos de lquidos o
slidos en forma de polvo o granulados. Sensores todo-nada: para
lquidos conductores es frecuente emplear flotadores con un contacto
entre dos electrodos sumergidos. Para slidos o lquidos no
conductores suelen emplearse mtodos fotoelctricos o detectores de
proximidad capacitivos. Sensores por presin: la diferencia de
presiones entre el fondo y la superficie es directamente
proporcional al nivel y al peso especfico del lquido. Sensores
ultrasnicos: se basan en la medicin del tiempo total de ida y
vuelta de un impulso de presin (ultrasonido) que es reflejado por
la superficie del material y recogido por un receptor colocado al
lado del emisor. Este tiempo es proporcional a la distancia y a la
densidad del medio.
VIBRANTEExisten tanto para lquidos como para slidos:Lquidos:
existen para toda clase de lquidos. Es usado para seguridad y
monitoreo de los lmites superior e inferior de los tanques y en
sistemas de bombas. Pueden usarse en aquellas aplicaciones donde no
es posible utilizar un flotador, por ejemplo turbulencia,
espuma.Slidos: se usan en silos que contengan granos finos y slidos
en polvo, por ejemplo: trigo, uva, cereales, harina, leche en
polvo, azcar, cemento, plstico granulado, yeso, etc.Principio de
funcionamiento:Es un sensor con forma de horquilla, que vibra a su
frecuencia de resonancia. Esta frecuencia cambia cuando la
horquilla se pone en contacto con el slido o lquido contenido en el
recipiente. El cambio de frecuencia es evaluado y convertido en una
seal. Sirve para mediciones discretas.
CAPACITANCIA/ADMITANCIA RFLas sondas de deteccin de nivel de
capacitancia/admitancia RF se pueden usar para deteccin de nivel
para en depsitos, silos y tanques, de manera continua. Son
aplicables en toda la industria, tanto en lquidos como en slidos,
pero principalmente en lquidos. Estn diseados para soportar altas
presiones como altas temperaturas y materiales custicos.Principio
de funcionamiento:La sonda de capacitancia y la pared del
recipiente forman las dos placas de un capacitor, la capacidad
estar determinada por su rea superficial, la distancia entre ellas,
as como el tipo y propiedades dielctricas del producto que se est
midiendo. A medida de que el recipiente se llena, la capacidad
aumenta. La capacidad se mide y una seal proporcional al nivel es
generada por un circuito electrnico que posee la sonda. La seal es
evaluada por otra unidad electrnica conectada al sistema. Las
sondas de deteccin de nivel de Admitancia de radio frecuencia (RF)
se ven afectadas por la resistencia del material cuyo nivel se est
midiendo. El sistema de Admitancia RF mide tanto la capacitancia
como la resistencia del material que se est midiendo y, por medio
de un circuito electrnico, sustrae la resistencia de la medicin
combinada.
CONDUCTMETROSe utiliza en lquidos que sean conductores de
corriente y estn diseados para soportar lquidos agresivos. No se
pueden utilizar en lquidos que sean inflamables o explosivos.
Utiliza una pequea corriente alterna, por lo que no es peligroso
para las personas y no tiene efectos de electrlisis.Principio de
funcionamiento:Es un interruptor de nivel que suministra una pequea
corriente alterna entre dos sondas, el circuito se cierra por medio
del fluido y se indica as el nivel cuando el lquido `toca ambas
sondas. Se utiliza en mediciones discretas.
HIDROSTTICOEs utilizado para medicin continua de nivel en
tanques que contengan lquidos o barros, en la industria qumica,
farmacutica y alimenticia, como tambin en tratamiento de agua y
aguas residuales. La sonda, formando un sensor de presin se
encuentra de distintos diseos de construccin para diversas
aplicaciones, por ejemplo: para ser montadas a un costado del
tanque, o arriba, para materiales corrosivos, etc.Principio de
funcionamiento:El peso de una columna de lquido genera una presin
hidrosttica. A densidad constante, la presin hidrosttica es
solamente funcin de la altura de la columna de lquido:p = .g.h
ULTRASNICO
Se usan para la medicin continua de nivel, suelen montarse a
travs de la parte superior del recipiente o tanque.Principio de
funcionamiento:Consiste en emitir un pulso de energa que viaja a la
velocidad del sonido en el espacio de vapor que se encuentra por
encima del lquido o polvo. La seal es reflejada por la superficie
del lquido o polvo y va de vuelta al receptor. Se mide el tiempo
entre la seal emitida y la seal recibida. A partir de esa medicin
de tiempo y con la velocidad del sonido en el vapor se calcula la
distancia desde el receptor a la superficie del lquido o polvo. En
los ltimos aos, los medidores snicos de nivel han mejorado en
exactitud cundo se los aplica en forma adecuada.
RADIOMTRICOSe utiliza tanto para medicin continua o discreta. El
transmisor no entra en contacto con el material ni con el
recipiente, tanto fuera o dentro de l. Se utiliza en contenedores
de materiales o lquidos inflamables, venenosos o agresivos. Este
dispositivo puede ser encontrado en tanques de cido, hervidores,
silos de cemento, ciclones, hornos rotativos, agitadores y
mezcladores. Debido a que la fuente sola emite rayos gamma, el
material y el tanque pueden ser contaminados
radiactivamente.Principio de funcionamiento:La fuente de rayos
gamma, tanto de componentes de cesio o cobalto, emite radiacin que
es atenuada a medida que pasa a travs de los materiales. Un
detector, montado en el lado opuesto del recipiente, convierte esta
radiacin en una seal elctrica. La amplitud de la seal es
determinada por la distancia entre la fuente gamma y el detector y
tambin por el ancho y la densidad del material. El ancho y las
paredes del recipiente, cuya atenuacin de la radiacin es constante,
se tienen en cuenta en el clculo de la seal. La determinacin del
nivel, se basa en la absorcin de radiacin por el producto que
contiene el tanque.
DE PRESIN DIFERENCIALSe usa para generalmente para recipientes
bajo presin, el aparato computa la diferencia entre la presin total
y la sobre presin. Esta presin es la presin de la columna de
lquido, que luego es convertida en una seal elctrica. Si la
densidad del lquido se conoce, la seal ser directamente el
nivel.
YO YOUtiliza un mecanismo ms simple para bajar El flotador (en
el caso de lquidos) o un peso (en el caso de polvos) para buscar el
nivel. Se cuentan los pulsos producidos a medida que el cable se va
rebobinando despus de encontrar el nivel del tanque, lo que provee
una indicacin de la altura del espacio de vapor.
CELDAS DE CARGA O EXTENSOMTRICOSLas celdas de carga determinan
el nivel pesando el tanque y su contenido. En la actualidad, las
celdas de carga pueden soportar el tanque o bien se pueden fijar
extensmetros a un miembro de soporte de la estructura del tanque
para medir la accin del peso cambiante.Tienen la ventaja de ser
externos al contenido del tanque. Dan una medicin continua de
nivel.
MTODO DE BURBUJEOLos sistemas de burbujeo o de purga continua,
realizan la medicin de nivel midiendo la presin requerida para que
un flujo constante de aire venza la presin hidrosttica de un
liquido, al salir el aire lo hace a manera de burbujeo, de ah el
nombre del sistema. Principio de funcionamiento: "La presin en el
tubo es igual a la presin hidrosttica causada por el nivel, si se
mide la presin dentro del tubo se obtiene la medicin del nivel",
este mtodo se puede utilizar en recipientes abiertos o cerrados, la
entrada del manmetro se monta por encima del nivel mximo del
recipiente para que los sedimentos no se acumulen en el tubo de
conexin. MEDIDORES A FLOTADORUno de los primeros mtodos para medir
nivel de lquidos empleaba un flotador dentro de un tanque conectado
por medio de un cable a un contrapeso en el exterior del tanque.Una
escala graduada sobre el tanque permite obtener lecturas continuas
y directas del nivel del lquido. Desgraciadamente, en este sistema
abundan las inexactitudes y solo es apto para indicacin.
DESPLAZADORESDifieren de los medidores de nivel a flotador en
que el flotador ascensional reacciona a un cambio en el nivel del
lquido. El flotador va montado sobre la superficie del lquido,
subiendo y bajando con el nivel. Por el contrario, el desplazador
est restringido de subir con el nivel del lquido y transmite una
seal relacionada al cambio en la fuerza ascensional a medida que el
nivel del lquido sube y baja alrededor del mismo. El uso de
desplazadores normalmente est limitado a alcances relativamente
cortos (por lo general menos de 150cm) debido al elevado costo de
la cmara externa que aloja al desplazador.
PTICOEl sistema sensor ptico permite la monitorizacin del nivel
de lquido de uno o varios depsitos. Se basa en el uso de fibras
pticas, de forma que la electrnica necesaria se encuentra
suficientemente alejada del punto de medida. Ello permite su uso
seguro en entornos crticos: atmsferas inflamables, explosivas,
contaminadas electromagnticamente, sin necesidad de recubrimientos
especiales que encarecen su coste final.Principio de
funcionamiento: De la cabeza transductora sale un haz luminoso que
se refleja en la superficie del medio cuyo nivel se desea medir. La
seal luminosa reflejada posee informacin dependiente de la
distancia recorrida por el haz, permitiendo la medida continua de
nivel.
