PROYECTO DE CONTROL

SENSORES

Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la Educación superior

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Extensión Valencia

Edecio Salazar

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

SENSOR

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.

EL SENSOR IDEAL

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.

TERMOCUPLAS: En el año 1821, seebeck notó que al juntar dos conductores de metales distintos, de manera que se forme un circuito eléctrico que dependía de la diferencia de temperatura entre las junturas.

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

SENSORES DE TEMPERATURA.

PIROMETROS: 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 guie 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 calor.

TERMOMETROS 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.

SENSORES DE PRESION: Los dispositivos para medir presión se califican en tres grupos:

-. Los que se basan en la medición de la altura de una columna de liquido.

-. Los que se basan en la medición de la medición de la distorsión de una cámara elástica.

-. Los sensores de tipo eléctrico.

DE ÚLTIMA GENERACIÓN: Se han desarrollado mas 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 0º K hasta que se funde, en el orden de los 150º C) y general, sistemáticamente, 10-6 A/º K (si bien existen versiones que generan 10-6 A/º C y 10-6 A/º F).

El más común entre los de medición de altura de líquidos es el tubo en forma de U.

Aparatos medidores de presión provistos de elementos elásticos sensibles.Su funcionamiento esta 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.

SENSORES ELÉCTRICOS: Se basan en principios tales como:La aparición de cargas electroestática cuando se deforman los cristales en una dirección determinada (Manómetro piezoeléctrico).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.

ROTÁMETROS: Es el medidor de área mas importante, en el, caída de presión es prácticamente constante, mientras que el área por la que circula el fluido varia con la velocidad de flujo. A partir de un calibrado, se relaciona el área con la velocidad 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.

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.

MAGNETICOS: Se basa 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.

CROMATOGRAFIA: 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.

PH METRO: es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pH de una disolución.La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones. En consecuencia se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio delante el pH.Una celda para la medida de pH consiste en un par de electrodos, uno de calomel (mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolución de la que queremos medir el pH.La varita de soporte del electrodo es de vidrio común y no es conductor, mientras que el bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, esta formado por un vidrio polarizable (vidrio sensible de pH).

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

Se llena el bulbo con la solución de ácido clorhídrico 0.1 N saturado con cloruro de plata. El voltaje en el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que la diferencia de potencial solo depende del pH del medio externo.

SENSORES MEDIDORES DE NIVEL.los medidores de nivel pueden clasificarse en dos grupos generales: directos e indirectos. los primeros aprovechan la variación de nivel del material (líquido o sólidos granulares) para obtener la medición. los segundos, usan una variable, tal como presión, que cambia con el nivel del material. para cada caso, existen instrumentos mecánicos y eléctricos disponibles.

• MEDICIÓN DIRECTA :

El método de contacto puede ser empleado para sólidos granulares o para líquidos; en estos casos se emplea una pesa o un flotador respectivamente. El inicio de medida se da por un pulsador o un temporizador, para poner la pesa o flotador conectado a un cable, en reposo sobre el material. Lo que se sensa realmente es la variación de la tensión del cable cuando se entra en contacto con los sólidos granulares o el líquido a medir.

A causa de la distancia de los electrodos, la sonda de conductividad se asemeja a una bujía. Estos dispositivos son usados con líquidos conductores. Los electrodos se alimentan con corriente continua, siendo montados dentro del recipiente contenedor del líquido; cuando el líquido: toma contacto con cualquiera de los electrodos, una corriente eléctrica fluye entre el electrodo y tierra. Este método cuando se usa para algún tipo de control, es por lo general para actuar sobre una bomba.

SENSOR DE NIVEL POR CONDUCTIVIDAD

El método capacitivo utiliza una sonda como una de las placas de un condensador, siendo la otra placa el contenedor mismo. El material entre ellos, viene a ser dieléctrico. El cambio de nivel origina un cambio en la salida del circuito electrónico, proporcional al cambio de la capacidad por lo que este método es de indicación continua del nivel a diferencia del conductivo que sería entonces, uno discreto.

SENSOR TRANSMISOR CAPACITIVO

Los medidores del tipo ultrasónico se usan tanto para medición continua, como discreta de nivel, aunque generalmente su uso está dado en acciones de alarma. En todos los diseños, se genera una señal en frecuencia y la interrupción o detección de la señal generada es la base para una acción de control (detectores discretos). En medición continua, se mide el tiempo transcurrido entre la emisión de la señal y la recepción de la reflejada.

MEDICIÓN POR ULTRASONIDO

MEDICIÓN INDIRECTA: • Varios tipos de dispositivos de medición indirecta de nivel son en

efecto sensores de presión hidrostáticos. El más sencillo consiste en un manómetro ubicado en el nivel cero de un contenedor de líquido. Cualquier incremento de nivel causa un aumento de la presión hidrostática, la cual es medida con el manómetro. La escala del manómetro es graduada en unidades de nivel.

• En el caso de método de burbujeo, se ; utiliza una tubería conectada verticalmente en el contenedor. El extremo con abertura de la tubería es ubicado en el nivel cero del contenedor. El extremo es conectado a un suministro de aire. Cuando se va a hacer la medición de nivel, el suministro de aire es regulado para que así la presión sea ligeramente más alta que la presión hidrostática. Este punto se encuentra al observar burbujas saliendo por el extremo inferior del tubo. Se lee entonces en el manómetro la indicación de nivel (pies, pulgadas, galones, etc.).

Un instrumento muy popular que utiliza el método por presión hidrostática es el transmisor de presión diferencias; en realidad, este envía una señal normalizada proporcional a la diferencia de dos presiones, una debida al líquido cuyo nivel se desea   determinar  (entrada   alta) y otra   debida a la presión atmosférica (entrada baja), siempre y cuando sea un sistema abierto (tanque abierto a la atmósfera). Para el caso de tanques cerrados, la entrada "baja" debe conectarse ya sea directamente en contacto con el gas encerrado en el extremo superior del depósito o utilizando un fluido de sello. En todo caso, la calibración adecuada permitirá una señal de salida (electrónica o neumática) proporcional al nivel.

Medición con transmisor de presión diferencial