Sensores y transductores.
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de materiales, con el objetivo de mandar una señal y permitir que continué un proceso, o bien detectar un cambio; dependiendo del caso que éste sea. Es un dispositivo que a partir de la energía del medio, proporciona una señal de salida que es función de la magnitud que se pretende medir.
Dentro de la selección de un sensor, se deben considerar diferentes factores, tales como: la forma de la carcasa, distancia operativa, datos eléctricos y conexiones.
De igual forma, existen otros dispositivos llamados transductores, que son elementos que cambian señales, para la mejor medición de variables en un determinado fenómeno. Un transductor es el dispositivo que transforma una magnitud física (mecánica, térmica, magnética, eléctrica, óptica, etc.) en otra magnitud, normalmente eléctrica. Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés. Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad).
Video: Sensores y Transductores.
Cualquier sensor o transductor necesita estar calibrado para ser útil como dispositivos de medida. La calibración es el procedimiento mediante el cual se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida. Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida.
Los dos tipos son:
- Transductores analógicos.
- Transductores digitales
Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide.
Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.
En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos.
Video; sensores y transductores en la inudstria.
Instrumentación de campo.
Medidores de presión.
El medidor de presión es un equipo de mucha utilidad en el sector industrial, su fortaleza para aportar registros exactos es el principal factor de su demanda comercial.
Es un dispositivo que tiene la finalidad de medir la presión bien sea de fluidos, gases, niveles de agua o altitud. Estos instrumentos proporcionan una señal según a la presión a la que son expuestos. También se les conoce con el nombre de transductor; y son utilizados en muchas actividades cotidianas, pero para los efectos de este artículo nos concentraremos en el medidor de presión de uso industrial.
Medidores mecánicos.
Manómetro en U.
El manómetro en forma de "U" conforma, según se especificó, un sistema de medición más bien absoluto y no depende, por lo tanto, de calibración. Esta ventaja lo hace un artefacto muy común. Su desventaja principal es la longitud de tubos necesarios para una medición de presiones altas y, desde el punto de vista de la instrumentación de procesos, no es trivial transformarlo en un sistema de transmisión remota de información sobre presión.
Barómetro.
Barómetro, por otra parte, es aquel dispositivo que se emplea para realizar mediciones de la presión de la atmósfera. Esto quiere decir que el barómetro calcula cuál es el peso que ejerce la atmósfera por unidad de superficie.
Existen distintos tipos de barómetros, como el de mercurio, que señala la presión atmosférica de una materia gaseosa de acuerdo a las diferencias existentes en el nivel de dos vasijas que contienen mercurio y que están intercomunicadas.
Un barómetro metálico es aquel formado por un recipiente de metal cuyas paredes se caracterizan por su elasticidad. La forma de este recipiente se modifica según los cambios de la presión atmosférica a partir de la extracción de aire. Dicha modificación, por su parte, se amplifica a través de una aguja que indica la presión que existe.
Tubo Bourdon.
Consiste en un tubo de bronce o acero, doblada en circunferencia. La presión interior del tubo tiende a enderezarlo. Como un extremo del tubo está fijo a la entrada de la presión, el otro extremo se mueve proporcionalmente a la diferencia de presiones que hay entre el interior y el exterior del tubo. Este movimiento hace girar la aguja indicadora por medio de un mecanismo de sector y pi-ñón; para amplificar el movimiento, el curvado del tubo puede ser de varias vueltas formando elementos en “C”, torcido, espiral, o helicoidal. Las partes de un manó- metro Bourdon de puede ver en la figura sig. en la cual se indican sus partes.
Medidores electromagnéticos.
Los elementos electromecánicos utilizan un elemento mecánico elástico en combinación con un transductor eléctrico el cual genera una señal eléctrica de salida. El elemento mecánico convierte la presión a medir en una fuerza o en un desplazamiento el cual es detectado con el transductor eléctrico.
Dentro de la clasificación de los transductores y/o transmisores utilizados en los elementos electromecánicos se encuentran los Resistivos o Potenciométricos, Magnéticos, Capacitivos, Extensométricos y Piezoeléctricos.
Medidores de caudal.
Un caudalímetro, medidor de caudal, medidor de flujo o flujómetro es un instrumento de medición para la medición de caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido.
Existen versiones mecánicas y eléctricas. Un ejemplo de caudalímetro eléctrico lo podemos encontrar en los calentadores de agua de paso que lo utilizan para determinar el caudal que está circulando o en las lavadoras para llenar su tanque a diferentes niveles.
Caudalímetro.
el caudalímetro ha sido diseñado para medir caudales o flujos de sustancias líquidas. Se trata de un aparato que determina volumen y la velocidad de un caudal en su transportación a través de tuberías o pasos.
Las mediciones que realiza pueden ser lineales o no. Además, puede determinar la masa o volumen de líquidos y gases. En cierta forma, funciona como un sensor que detecta y determina el comportamiento de un flujo determinado.
Video: Caudalímetro modelos.
Medidores de caudal electromagnéticos.
Los medidores de flujo electromagnéticos son medidores de flujo volumétrico que funcionan en base al principio de la Ley de inducción electromagnética de Faraday. Miden la velocidad del flujo cuando el líquido pasa por el medidor durante un plazo determinado.
Video: Explicación del funcionamiento del medidor de caudal electromagnético.
Medidores de nivel.
Los sensores de medición de nivel son parte integral del control de proceso en muchas industrias y caen en dos tipos principales. Los sensores de medición de nivel puntuales se usan para marcar una sola altura de líquido separada: una condición de nivel preestablecida. En general, este tipo de sensor funciona con una alarma alta, y señala una condición de desbordamiento, o un marcador para una condición de alarma baja. Los sensores de nivel continuos son más sofisticados y pueden proporcionar monitoreo de nivel para todo un sistema. Miden el nivel de fluido dentro de un rango, en lugar de un punto, y producen una salida analógica que se correlaciona directamente con el nivel en el recipiente. Para crear un sistema de administración de nivel, la señal de salida se vincula con un ciclo de control de proceso y un indicador visual.
Tipos de medidor de nivel.
Sensor de nivel ultrasónico sin contacto
Con energía para opciones de programación, capacidad de comunicación RS-232 o RS-485 comunicación, calibración con botón pulsador, y señales con compensación de temperatura, los sensores serie LVU40 traen otra dimensión de flexibilidad a la medición de nivel de líquido sin contacto continua. Son muy precisos en todo el rango de 0.3 a 18.3 m (1 a 60'), e incorporan un filtrado que virtualmente elimina los ecos falsos de las obstrucciones periféricas. Junto con un PLC (controlador lógico programable) o un controlador CNi OMEGA, se pueden usar para medición de nivel puntual.
Sensor de nivel con radar
En aplicaciones que requieren mediciones de niveles de líquido sin contacto, los asequibles transmisores por radar LVRD500 son la extensión lógica de los sensores ultrasónicos. Son ideales cuando el vapor, el polvo o una superficie con espuma impiden la medición ultrasónica. Su sensor de radar usa tecnología de pulso de microondas para seguir la pista de los líquidos objetivos desde la punta de la ante hasta el fondo de un tanque. Este avanzado procesamiento de señal "marcador de eco" proporciona una forma de pulso continua y fiable que no resulta afectada por las condiciones ambientales.
Interruptor de nivel de paletas rotatorias para material seco
Los interruptores de paletas rotatorias serie LVD-800 son compatibles con muchas sustancias granulares, peletizadas y en polvo, y usan tecnología magnética patentada que hace que el monitoreo a prueba de fallas del depósito, la tolva, el silo y el tanque sea una realidad. Un microcontrolador con capacidad de autodiagnóstico monitorea constantemente la rotación de la flecha y la placa de montaje del motor, y reacciona inmediatamente a la presencia del material y a la falla mecánica o eléctrica. La detección magnética evita los problemas de suciedad inherentes a los sistemas ópticos. La cubierta de cierre giratorio hace innecesarios los tornillos; hay 2 entradas para conduit, y casi todos los modelos tienen una luz de estado. Los modelos para alta temperatura están clasificados para 399 °C (750 °C).
Sonda de medición de capacitancia
Capaces de resistir altas temperaturas y presiones, e impermeable a muchos corrosivos, las sondas de la serie LV3000/4000 dan mediciones de nivel fiables y continuas en aplicaciones difíciles. Adecuada para líquidos, pastas y algunos sólidos, ya sean conductores o no conductores; no tienen piezas móviles y son fáciles de instalar. Después de rectificar y filtrar la energía de entrada, generar una señal de radiofrecuencia, y calcular cambios en la corriente, el circuito electrónico produce una señal de salida en 2 hilos de 4 a 20 mA proporcional al nivel del proceso. Unos cómodos ajustes de cero e intervalo permiten al usuario tomar en cuenta las variables como tipo de medio, dimensiones del recipiente, longitud de varilla, y posición de instalación. Si la sonda de acero inoxidable se usará cerca de una pared del recipiente conductora, un modelo con aislamiento de PTFE impedirá un corto circuito.
Medidores de temperatura.
La actividad que realizan los medidores de temperatura consiste en cuantificar el calor de una sustancia homogénea, y por lo tanto es una unidad de medida para la energía cinética media de sus moléculas. Para que dos objetos adapten la misma temperatura se requiere un contacto térmico al objeto. Los métodos más habituales de los medidores de temperatura están basados en variaciones de las propiedades de una sustancia inducidas por las variaciones de temperatura
Termocuplas. Se basan en el hecho de que un diferencial de potencial del orden de milivoltios se genera en un circuito continuo de dos alambres metálicos diferentes. La señal varía con la temperatura de la “juntura caliente”. Las termocuplas de hierro-constantan son comúnmente usadas en el rango de temperatura de 0 a 1300 oF.
Termómetros de resistencia. Se basan en el hecho de que los metales cambian su resistencia eléctrica cuando se someten a un cambio de temperaturas.
Termómetros llenos. Los Termómetros de sistema lleno se diseñan para proporcionar una indicación de la temperatura a cierta distancia del punto de medición. El Elemento sensible o medición (bulbo o ampolla) tiene un gas o un liquido que cambia de volumen, presión o presión de vapor con la temperatura. Este cambio se comunica por medio de un tubo capilar al Tubo de Bourdon u otro dispositivo sensible a la presión y el volumen.
Estos dispositivos debido a su simplicidad se utilizan con frecuencia en los procesos industriales.
Termómetros bimetálicos. El Bimetal termostático se define como un material compuesto que consta de tiras de dos ó más metales unidos entre sí. Debido a los diferentes índices de expansión de sus componentes, Esta composición tiende a cambiar de curvatura cuando se somete a una variación de temperatura.
Los Termostatos Bimetálicos se destinan a utilizarse a temperaturas que oscilan entre 1000º F hasta –300º F e incluso a niveles inferiores.
Termómetros de liquido en capilares de vidrio. Las tres formas de Termómetros de liquido en capilares de vidrio son:
1. Los Totalmente hechos de vidrio (de cuello grabado o de escala cerrada).
2. De Tubo y Escala.
3. Industriales.
Pirómetros. “Pirometría de Radiación”, es la determinación de la temperatura de un objeto por medio de la cantidad y la naturaleza de la energía que irradia.
Estos dispositivos se clasifican en:
1. Pirómetros ópticos; basados en la brillantez de un objeto caliente.
2. Pirómetros de Radiación; miden el índice de emisión de energía por unidad de área.
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