Tipos De Sensores

SENSORES DE TEMPERATURA

Termopar

Un termopar es un transductor que funciona con dos metales distintos que generan un voltaje (en mili volts) dependiendo de la diferencia de temperatura entre un extremo denominado “unión de medida” y el otro llamado “unión de referencia” esta diferencia de potencial posteriormente es detectada por un voltímetro, donde se obtiene una lectura de esa tensión.

Dependiendo de qué tan alta es la magnitud que se desea medir se tienen diferentes combinaciones de metales para lograr su propósito, aunque hay que mencionar que no son muy exactos y que su precisión es más errante aún en temperaturas menores a un grado Celsius, los termopares que se pueden encontrar en la industria son los que se muestran en la siguiente tabla:

RTD

Es un detector de temperatura resistivo se suele asociar con el llamado termómetro de resistencia ya que el principio de funcionamiento es básicamente el mismo. El funcionamiento de éstos se basa en la resistividad de los metales y en la variación que pueden presentar para la conductividad de un voltaje dependiendo de la temperatura a la que están sometidos ya que a mayor temperatura incrementa la dificultad para que los electrones circulen libremente y viceversa.

Un metal apropiado para un sensor de este tipo debe tener ciertas características tales como una alta resistividad, un elevado punto de fusión entre otras por tal motivo los metales más utilizados son el Platino (Pt), el cobre (Cu), Níquel (Ni) y el Molibdeno (Mo) tal como se muestra en la siguiente tabla:

Como se puede apreciar el Platino pese a su baja sensibilidad es el que mayor margen de temperatura ofrece y por tal motivo es el que mejores resultados ofrece.

La presentación de los RTDs van desde películas delgadas como se aprecia en las siguientes imágenes.

Semiconductores

Un semiconductor es un material (generalmente silicio y germanio) el cual como su nombre indica puede comportarse como un conductor o un aislante, esto dependiendo de las condiciones a las que sea sometido (temperatura, campo eléctrico, presión y/o radiación).

Para el caso de un sensor de temperatura su funcionamiento se basa en el comportamiento como conductor o aislante según la temperatura a la que es sometido por lo que se presenta cierta similitud con los RTD ya que el incremento o decremento del flujo de electrones según sea el caso es detectado y a este cambio se le puede asignar una escala dependiendo de lo que queremos sensar o detectar.

Existen diferentes tipos de semiconductores:

• Intrínsecos: Son cristales de silicio o germanio que a una temperatura determinada los electrones en la “banda de valencia” pueden brincar a la “banda de conducción” generando corrientes y dejando huecos en la primera. A los electrones y a los huecos se les llama portadores.

• Extrínsecos: Son semiconductores originalmente intrínsecos a los que se ha “dopado”, es decir se han añadido impurezas (nano partículas) de elementos trivalentes o pentavalentes que alteran completamente el comportamiento del material añadiendo huecos o electrones según el tipo de semiconductor que se desea obtener, los extrínsecos se dividen a su vez en:

 Tipo N: Se añaden electrones mediante la adición de un material dopante (donante) pentavalente que al ser insertado en la estructura cristalina del silicio deja un electrón libre por lo que se le llama elemento donante.

 Tipo P: Es lo inverso al antes mencionado ya que en este caso se utiliza un dopante (aceptor) trivalente de manera que queda un hueco que puede recibir un electrón libre.

Termistores

Los termistores son sensores que funcionan a base de la resistividad que presenta un semiconductor ya sea tipo N (para los termistores NTC) o tipo P (para los PTC), cuando la temperatura aumenta los tipo PTC incrementan su resistencia aumenta y los NTC la disminuyen.

SENSORES DE NIVEL

Sonda

Consisten en una regla o varilla de acero graduada o aforada (a), ésta se introduce en el depósito del fluido el cual se debe encontrar a presión atmosférica, y se retira, el nivel será lo que el fluido haya mojado, cabe resaltar que la parte inferior de la varilla o regla debe llegar a la superficie del depósito. Otro instrumentos que pertenece a esta clasificación es una varilla con un gancho (b) y la cinta y plomada (c), este último tiene un peso denominado plomada que hace que la cinta descienda en el fluido y la medición se realiza en la cinta graduada.

Nivel de Cristal

Consiste en un cilindro de vidrio el cual se encuentra sujetado por barras de metal, este tiene 3 válvulas, 2 de cierre de seguridad en los extremos y una de purga, el funcionamiento se basa en que el líquido a medir dentro de la columna busca la misma elevación que en el depósito, sección rectangular, la medida de nivel se efectúa con un cristal de reflexión (El vidrio que está en contacto con el líquido está provisto de ranuras longitudinales que actúan como prismas de reflexión indicando la zona de líquido con un color oscuro, y la zona superior en contacto con el vapor de color claro) o por transparencia (Permiten medir directamente el nivel por medio de la graduación del nivel, además permiten ver las características visuales del líquido. A esta clasificación corresponden dos tipos de medidores de cristal, el nivel de cristal normal, el cual se emplea para presiones de hasta 7 bar(a) . Y para presiones más altas de hasta 3103 kPa (31 bar) se emplea el nivel de cristal con una armadura metálica que lo protege (b).

Flotador

Son usados principalmente en sistemas de líquido – gas, aunque también se puede implementar en interfaces líquido – líquido con un peso apropiado del flotador; consisten en un flotador que se encuentra en la parte superior del líquido y conectado al exterior del tanque o deposito indicando directamente el nivel, del método empleado para acoplar el movimiento del flotador con el sistema indicador se clasifican en: conexión directa (a), si el flotador está unido al indicador por una cadena o cinta flexible que desliza un juego de poleas señalando el nivel en una escala graduada; conexión magnética, el movimiento del flotador es transmitido por medio de un acoplamiento magnético (b), este tipo de medidor tiene un tubo en el cual hay una pieza magnética suspendida por medio de una cinta, esta sigue al flotador en su movimiento y mediante la cinta o cable y un juego de poleas arrastra el índice del indicador de nivel situado en el exterior del tanque; conexión hidráulica (c), los cuales funcionan por variaciones de presión de un circuito hidráulico y señala en el indicador el nivel correspondiente.

Ultrasonido

Este medidor se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación del eco depende del nivel del tanque, los sensores trabajan a una frecuencia de 20 kHz.

LVDT

Los sensores de distancia tipo LVDT son elementos de medida inductivos. Se basan en el principio inductivo de transformador de núcleo variable. Esto permite que un movimiento lineal del núcleo en el interior del cuerpo del sensor provoque una variación de inducción entre primario y secundario, lo que se traduce en un cambio de señal de salida, proporcional a ese desplazamiento.

Los rangos de medida de estos sensores parten de unos pocos milímetros y pueden llegar hasta los 500mm, por eso son indicados para rangos de medida bajos y medios, con salida analógica 0-10V o 4-20mA, así como salida digital, principalmente en RS485 o MODBUS.

Los formatos son variados, dentro de que se trata de un sensor tipo cilíndrico de un diámetro pequeño, existen series miniatura de 8mm y 12mm de diámetro, que soportan altas presiones y amplios rangos de temperaturas. También existen modelos industriales más convencionales con un diámetro de 20-22mm.

SENSORES DE FLUJO (CAUDALIMETROS)

Turbina

Consiste de un juego de paletas o aspas acopladas a un eje, las cuales giran cuando pasa un fluido a través de ellas. La velocidad a la cual giran estas aspas es proporcional a la velocidad del flujo, y si tenemos la velocidad y el área del conducto se puede determinar el caudal. Las turbinas deben instalarse de tal modo que no se vacíe cuando cesa el caudal ya que el choque del agua a alta velocidad contra el medidor vacío lo dañaría seriamente.

Diferencial de Presión

Los más comunes. La tubería disminuye su diámetro y después regresa a su diámetro original. El fluido obligado a circular por esta reducción disminuye su presión a la salida. La diferencia de presión de antes y después es medida de manera mecánica o electrónica. A mayor diferencia de presión mayor es el caudal. Un ejemplo se observa en los motores de combustión interna a la entrada del aire del motor. Parámetro que necesitan las computadoras de los automóviles para determinar qué cantidad de aire está entrando al motor para logar una mezcla (aire-combustible) ideal.

Rotámetros

Los caudalímetros de área variable, también llamados

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