ELEMENTOS SENSORES

Se denomina sensor a todo elemento que es capaz de transformar señales físicas como temperatura, posición, longitud etc. en señales eléctricas.Los procesos automáticos están gobernados por elementos, sensores y procesos de medición. Procesos como contadores, detectores de presencia, detectores de objetos, control de niveles, medidas de seguridad, chequeo de contenidos, inspecciones de calidad automáticos, posicionamiento y verificación y un largo etcétera serian impensables sin esta combinación de elementos.

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 está midiendo la temperatura.

Expondremos algunos elementos sensores como por ejemplo:

I. SENSORES DE TEMPERATURA

Son transductores capaces de detectar temperaturas (medida de la intensidad del calor) en amplios rangos. Podemos englobar los diferentes tipos de sensores de temperatura como:

Termómetros mecánicosLos procesos mecánicos de medida de temperatura se basan en la dilatación física de la materia gaseosa, líquida o sólida bajo influencia de la temperatura.

Termómetro bimetálico Termómetros de presión de gas Termómetro liquido de vidrio

Termómetros eléctricos

El cambio de la resistencia eléctrica de los termómetros de resistencia de metal depende de la temperatura. Puesto que la resistencia eléctrica se sube en proporción con la temperatura, se utiliza la expresión coeficiente positivo de la temperatura'. El metal con las mejores características es platino y consecuentemente el termómetro de resistencia de tipo Pt es el más importante de la tecnología de medida. Otros metales que se utilizan en la medida de la temperatura son el cobre (Cu), el níquel (Ni) y el molibdeno (Mo).

Cuya salida es analógica y su funcionamiento está basado en el cambio de resistencia del sensor dependiendo de la temperatura.

Pirómetros

Estos sensores actúan por radiación, al tener que medir temperaturas que son superiores al punto de fusión de los propios sensores, en este caso se mide la radiación térmica emitida por el cuerpo a determinar su temperatura. (400ºC hasta 2000ºC).

Otros procesos de medición de la temperatura:

Proceso óptico de medida (determinación de la intensidad o longitud de onda de la radiación electromagnética de un sólido)Colores de medida de temperatura (efectos físicos de los materiales cuyos colores cambian dependiente de la temperatura) Cristal líquido (para la indicación de las temperaturas superficiales y la presentación óptica de los campos de temperatura)Sensores de temperatura de cristal de cuarzo (la frecuencia de la resonancia cambia dependiente de la temperatura)Proceso acústico de medida (velocidad de propagación del sonido dependiente de la temperatura)Termómetros de ruido (dependencia de la temperatura de la velocidad media del electrón - movimiento browniano)Sensores de temperatura capacitivos (dependencia de la temperatura de las constantes de la dielectricidad)Sensores de temperatura inductivos (dependencia de la temperatura del momento magnético)

Ejemplos de las aplicaciones

Diseñar un sistema para que controle la temperatura de un invernadero, de forma que cuando la temperatura ambiente supere los 35ºC ponga en marcha un ventilador y si la temperatura es inferior a 20ºC ponga en marcha un calefactor.Necesitamos controlar la temperatura de una caldera de forma que cuando esta llegue a los 150ºC paran automáticamente los calentadores.

II. SENSORES DE FLUJO

Dispositivo que instalado en línea con tubería permite determinar cuando está circulando un líquido o un gas. Estos son del tipo apagado/encendido, determinan cuando está o no circulando un fluido pero no miden el caudal. Podemos englobar los diferentes tipos de sensores de flujo, como:

De pistón

Consiste en un pistón que cambia de posición empujado por el flujo circulante. El pistón puede regresar a su posición inicial por gravedad o por medio de un resorte.El pistón contiene en su interior un imán permanente. Cuando el pistón se mueve el imán se acerca y activa un red switch que cierra o abre (según sea la configuración) el circuito eléctrico.El área entre el pistón y la pared del sensor determina su sensibilidad y por ende a que caudal se activará el sensor.

De paleta (compuerta)

Su mecanismo consiste en una paleta que se ubica transversal al flujo que queremos detectar. El flujo empuja la paleta que está unida a un eje que atraviesa herméticamente 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.

De elevación (tapón)

Su mecanismo consiste en un tapón que corta el flujo. Del centro del tapón surge un eje que atraviesa herméticamente 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 tapón.

III. SENSORES DE PRESION

Suelen estar basados en la deformación de un elemento elástico cuyo movimiento es detectado por un transductor que convierte pequeños desplazamientos en señales eléctricas analógicas, mas tarde se pueden obtener salidas digitales acondicionando la señal.Pueden efectuar medidas de presión absoluta (respecto a una referencia) y de presión relativa o diferencial (midiendo diferencia de presión entre dos puntos) Generalmente vienen con visualizadores e indicadores de funcionamiento.

Algunos Tipos de sensores de presión:

Mecánicos:

Buordon: Tubo en forma de C con sección ovalada. En sus extremos se encuentra sellado y el otro está en contacto de la presión del proceso.

Diafragma: Consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre sí por soldadura, la presión deforma cada capsula y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas. Se utiliza para pequeñas presiones.

Electromecánicos: Se utiliza un elemento mecánico elástico combinado con un transductor que genera una señal eléctrica:

Capacitivo: Basado en la variación de la capacitancia de 2 placas rígidas separadas por un diafragma que es fabricado en metal o cuarzo el cual un lado está expuesto a la presión y otro a la presión referencial.

Así como estos elementos existen diversos tipos de medidores de presión, que sería muy extenso abordarlos en este informe.

IV. SENSORES DE NIVELTenemos por ejemplo los siguientes:

Nivel tubular. Consiste en u tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metálicos y cerrados por prensa estopasque están unidos al depósito generalmente mediante tres válvulas dos de cierre y una de purga:

Medidor diferencial: Consiste en medir la presión hidrostática en un punto del fondo

del deposito

Tenemos una gama de medidores de nivel por ejemplo:

o Medidor de nivel por burbujeo.o Medidor radiactivoo Medidor capacitivoo Medidor por ultrasónicos

o Medidor por conductivimetroo Sistema de radaro Servoposicionador

ELEMENTOS CONDICIONADORES DE SEÑAL

Modificar la señal entregada por el sensor para obtener una señal adecuada para la compresión nuestra. Son los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de salida de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar. Normalmente, son circuitos electrónicos que ofrecen, entre otras funciones, las siguientes:

Amplificación. Filtrado. Adaptación de impedancias.

Modulación. Demodulación.

La presentación de los resultados puede ser de forma analógica (óptica o acústica) o numérica (óptica). El registro puede ser magnético o sobre papel, e incluso electrónico (memorias eléctricas), y exige siempre que la información de entrada esté en forma eléctrica.

Dado que hay seis tipos de señales: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares (químicas), cualquier dispositivo que convierta una señal de un tipo en una señal de otro tipo debería considerarse un transductor, y la señal de salida podría ser de cualquier forma física "útil".

En la práctica, generalmente los transductores ofrecen una señal de salida eléctrica, debido al interés de este tipo de señales en la mayoría de procesos de medida. Los sistemas de medida electrónicos ofrecen, entre otras, las siguientes ventajas:

La estructura electrónica de la materia, cualquier variación de un parámetro no eléctrico de un material viene acompañada por la variación de un parámetro eléctrico. Eligiendo el material adecuado, esto permite realizar transductores con salida eléctrica para cualquier magnitud física no eléctrica.

Los amplificadores, son formados por circuitos integrados, para acondicionar o modificar las señales eléctricas. Incluso hay transductores que incorporan físicamente en un mismo encapsulado parte de estos recursos.

Existen también numerosos recursos para presentar o registrar información si se hace electrónicamente, pudiéndose manejar:

Datos numéricos Textos

Gráficos Diagramas.