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SENSORES Y TRANSDUCTORES
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES INST. CARLOS RAMOS GONZALES
TRANSDUCTORES DE NIVELSENSORES
Y
TRANSDUCTORES INST. CARLOS RAMOS GONZALES
Introducción
• En la mayoría de procesos se utilizan estanque, y no siempre se tiene acceso directo a ver o medir los niveles de material o fluido almacenado.
• Existen diversos tipos de sensores dependiendo del material o fluido y de la posible manipulación.
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Introducción
Tipos de Sensores
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Introducción
• En líquidos:
– Desplazamiento (Flotador)
– Presión Diferencial
– Burbujeo
– Radioactivo
– Capacitivo
– Ultrasonidos
– Conductividad
– Radar
– Servo posicionador
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Introducción
• En sólidos:– Palpador
– Paletas rotativas
– Vibratorio
– Membrana sensitiva
– Varilla flexible
– Peso
– Ultrasonidos
– Radar
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
D: Distancia del Obstáculo
C: Velocidad de la Luz
MicroondasPrincipio de Funcionamiento
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
a: Diámetro Exterior
b: Diámetro Interior
k: Constante Dieléctrica del Agua
: Constante Dieléctrica del Vacío
Principio de Funcionamiento
CapacitivoSENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Ultrasonido
D: Distancia del Obstáculo
C: Velocidad del Sonido en el medio de
Propagación
Principio de Funcionamiento
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Ultrasonido
Frecuencia de Ultrasonido
Rango de Medición
Supresión de falso eco
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
INST. CARLOS RAMOS GONZALES
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
EFECTO DOPPLER
Conductividad
• Se utilizan para medir niveles en líquidos conductores.
• Se disponen electrodos a lo alto del estanque, los que al ser inundados por un fluido, cierran el circuito y conducen.
• Utiliza bajo voltaje AC.
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Conductividad
• Posee sistemas de retardo que evitan interprete como alza de nivel una vibración u ola.
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Oscilador amortiguado
• Este sensor vibra a una frecuencia fundamental dada por un circuito al que se debe conectar.
• Al estar sumergido en el líquido, la frecuencia de vibración cambia, variando los parámetros del circuito
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Oscilador amortiguado
• Funciona tanto en corriente alterna como en continua.
• Al variar la frecuencia de vibración, cambia el parámetro R del circuito
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Sensores Ópticos
• Se utilizan para mediciones en sedimentos, líquidos con sólidos en suspensión, e interfaces líquidas
• Acuosos
• Orgánicos
• Corrosivos
• Miden el cambio o diferencia de la luz emitida por un LED (luz infrarroja)
• Son baratos de implementar
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Sensores de Transferencia de Calor
• Termopar• Efecto Seebeck (diferencia de potencia)
• Baratos, intercambiables, miden amplios rangos de temperatura
• Problema de precisión
• Termopila• Termopares en serie
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Sensores de Transferencia de Calor
No son lineales respecto a T° (polimonios 5 -9 orden)
Diferentes tipos:• B,R,S (más estables, altas temperaturas)
• K (resiste oxidación), E (bajas t°), J (para equipos viejos), N(más baratos que B,R,S que usan plata)
• Problemas de conexiones no deseadas
• Descalibracion
• Ruido eléctrico (pequeña señal), y voltajes inducidos en los cables
• Desviación Térmica
SENSORES
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TRANSDUCTORES
Flotadores
• Para medir niveles en líquidos (incluso corrosivos)• Se basan en la apertura y cierre de un switch mecánico (por
contacto directo o magnético)
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Flotadores
• Magnético: cambio ocurre por un imán permanente dentro del flotador
• Mecánico: producto del movimiento del flotador en contra de un interruptor
• Compatibilidad química, temperatura, densidad, viscosidad y flotabilidad del líquido son importantes a la hora de decidir sobre un flotador (mecánico o magnético)
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Sensores por Presión
• Se compone por:– Medidores de presión a la entrada y salida
del estanque
• Funcionamiento:– Dado que esta presión en la salida es
proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico. (P = ·g·h)
– La presión en la entrada es necesaria si el tanque esta cerrado.
• Limitaciones:– Sólo se puede utilizar en tanques o depósitos
no presurizados
• Aplicaciones:– Adecuados para el agua, aceite, combustibles
y la mayoría de líquidos industriales
SENSORES
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TRANSDUCTORES
Sensores por Radioactividad• Se compone por:
– Fuente radioactiva en un lado.– Medidor de radiación al otro.
• Funcionamiento:– El medidor transforma la radiación recibida en una señal.– La recepción de rayos es inversamente proporcional a la masa del
liquido dado que este absorbe parte de la energía recibida.
• Limitaciones:– Dificultades técnicas y administrativas
• Aplicaciones:– Fluidos a alta temperatura – Líquidos corrosivos
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
TRANSDUCTORES DE CAUDAL
SENSORES
Y
TRANSDUCTORES INST. CARLOS RAMOS GONZALES
Turboflow 173939
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TRANSDUCTORES
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SENSORES
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TRANSDUCTORES
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SENSORES
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TRANSDUCTORES
Los transductores de caudal se basan en distintos principios según setrate de fluidos compresibles o no. El caudal puede definirse comomasa por unidad de tiempo (caudal másico) o como volumen porunidad de tiempo (caudal volumétrico). El caudal volumétrico dependesólo de la sección considerada y de la velocidad del fluido, pero elcaudal másico depende además de la densidad del fluido y esta a suvez de la presión y temperatura del mismo. Para fluidos incompresiblesambos caudales se pueden relacionar por una densidad que puedeasumirse como constante, pero para fluidos compresibles no es así. Lamayor parte de los sensores miden caudal volumétrico. En el caso defluidos incompresibles la forma habitual de medición es hallar lavelocidad de paso por una sección conocida. Para los compresibles, losmétodos más adecuados se basan en el empleo de turbinas.
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SENSORES
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TRANSDUCTORES
INTRODUCCION
Efecto Venturi
El efecto Venturi consiste en laaparición de una diferencia depresión entre dos puntos de unamisma tubería con distintasección y, por tanto, diferentevelocidad de paso del fluido. Parafluidos incompresibles, dichadiferencia de presión depende dela relación de diámetros, delcaudal y de la densidad y portanto de la temperatura. Portanto se puede medir de formaindirecta el caudal a partir de lamedida diferencial de presiones(Figura).
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SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
ROTAMETRO
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SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
ROTAMETRO
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SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
Presión dinámica
Estos transductores se basanen el desplazamiento de unpequeño pistón o flotadorsometido a la presióndinámica de la corriente defluido (Figura). Dicha presiónequilibra el peso del cuerpo yprovoca un desplazamientodel pistón proporcional a lavelocidad del fluido, lamedición de dichodesplazamiento permiteobtener una indicaciónindirecta de la velocidad.
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TRANSDUCTORES
Por velocidad y por inducción
Este tipo de transductores se basan en la ley de inducción deFaraday, según la cual, sobre un conductor que se desplazatransversalmente a un campo magnético se genera una fuerzaelectromotriz proporcional a la longitud del conductor, a suvelocidad de desplazamiento y a la inducción del campo :
En el caso de un fluido conductor en movimiento, se producepor este principio una fuerza electromotriz en sentidoperpendicular al movimiento y a la dirección del campo. LaFigura muestra un esquema, en el que se indican lasdirecciones de movimiento (v), campo magnético (B) y fuerzaelectromotriz producida (E), que es captada por dos electrodossituados en las paredes del tubo.
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SENSORES
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TRANSDUCTORES
• La fuerza electromotriz obtenida es proporcional al campoinductor, a la distancia entre electrodos de captación y a lavelocidad del fluido, por tanto manteniendo constantes los dosprimeros, se obtiene una indicación de la velocidad, y para seccióny densidad constantes de manera indirecta de caudal. El métodode medida tiene la ventaja de no interrumpir el flujo, por tanto nohay pérdidas de carga, por otro lado es apto para líquidoscorrosivos o muy viscosos. Sin embargo las medidas pueden tenererrores si la tubería no está completamente llena o si hay burbujas,y la fuerza electromotriz depende de la permeabilidad magnéticadel fluido.
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SENSORES
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TRANSDUCTORES
Volumétricos
Para medir caudal degases suelen emplearsemétodos de mediciónvolumétricosintentando mantenerpresión y temperaturaconstantes. Losejemplos más típicosson los de turbina discooscilante y lóbulos.
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SENSORES
Y
TRANSDUCTORES
VOLUMETRICOS
INST. CARLOS RAMOS GONZALES
VOLUMETRICO
INST. CARLOS RAMOS GONZALES