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Sensores Mecánicos y Eléctricos

Video de Interés Académico en la Cátedra Instrumentación y Control Industrial
by

Luis Germán Salazar Farías

on 18 April 2015

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Transcript of Sensores Mecánicos y Eléctricos

Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Curso Especial de Grado - Área: ACPI
Instrumentación y Control Industrial
Maturín – Estado Monagas

Sensores Mecánicos y Eléctricos

Contenido
Introducción
Marco Teórico
¿Qué es Sensor?
¿Qué es Transductor?
Sensores Mecánicos
Tipos
Clasificación
Ventajas y Desventajas
Sensores Eléctricos
Tipos
Conclusiones
Referencias Bibliográficas

Introducción
En todo proceso de automatización es necesario captar las magnitudes de planta, para poder así saber el estado del proceso que estamos controlando. Para ello empleamos los sensores y transductores.
Sensores
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación
, y transformarlas en
variables eléctricas
. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Sensores Mecánicos y Eléctricos
Otra Definición de Sensor
Según Pallás A, Ramón (2003):

"El sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida transducible que es función de la variable medida. Se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo".

Unidad II: Sensores
Unidad II: Sensores

Profesor:
Ing. Moisés Pérez
Integrantes:
Mata López, Francis C.I. 21.347.654
Salazar Farías, Luis G. C.I. 20.648.461
Maturín, Abril de 2015
III Cohorte – Automatización y Control de Procesos Industriales
¡Bienvenidos!
En la actualidad se ha visto un incremento en el uso de los sensores en el área de instrumentación y control industrial, todo esto debido a que resulta a la empresa en menos costos de operación. Ellos poseen características como exactitud y precisión entre otras, las cuales estaremos profundizando a continuación, al igual que los diferentes tipos de sensores mecánicos y eléctricos.
Transductor
Según Lara Cortez, Paul (2012).
"Define al transductor como el elemento que al someterlo a un cambio físico experimenta un cambio relacionado. Es decir, convierte un tipo de energía en otro. Los sensores son transductores. Sin embargo, en un sistema de medición se pueden utilizar transductores, en vez de sensores, en otras partes del sistema para convertir señales de una forma dada en otra distinta".
Transductores de Entrada,
de tipo eléctrico, cuya característica es la de convertir cualquier tipo de energía en energía eléctrica (Corriente y Voltaje), como ejemplo podemos citar un micrófono que convierte la energía acústica en impulsos eléctricos.
Transductores de Salida,
que convierten la energía eléctrica en cualquier tipo de energía como ejemplo: una bocina.
Diferencias entre Sensor y Transductor
El sensor solo detecta una variable física cual sea y no altera la propiedad sensada, en cambio un transductor convierte una forma de energía en otra forma de energía.

La diferencia es que el sensor solo nos sirve para detectar la variable a medir detectar si hay o no hay magnitud y en su caso medirla, mientras que el transductor nos permite modificar la respuesta de nuestro sensor adaptándola a otro tipo de salida, a una salida la cual sea capaz de tomar una decisión mediante otro elemento.

La diferencia que existe es que el sensor solo detecta la señal, y el transductor que la convierte en una forma de energía, es decir que la traduce para ser entendida. Pero ahora cuando se habla de sensores, ya se habla de sensor y transductor.
Sensores Mecánicos
Son dispositivos que cambian su comportamiento bajo la acción de una magnitud física que pueden directa o indirectamente transmitir una señal que indica cambio. Los sensores mecánicos se utilizan para el posicionamiento y la desconexión final en máquinas herramienta y prensas, en centros de fabricación flexible, robots, instalaciones de montaje y transporte, así como en la construcción de máquinas y aparatos. Estos robustos clásicos de la automatización están acreditados desde hace décadas.
Aspectos de los Sensores Mecánicos
Directamente:
la conversión de una forma de energía a otra se llaman transductores.

Indirecta:
Sus propiedades como la resistencia, la capacitancia o inductancia.

La señal de un sensor
puede ser usada para detectar y corregir las desviaciones de los sistemas de control, e instrumentos de medición.

Son interruptores
que se activan por la pieza de seguimiento.

Estos sensores tienen dos posiciones diferentes,
dentro y fuera, abierta o cerrada y que sirven para definir el estado del monitor de escenario.

Desplazamiento
Posición
Presión
Flujo
Tipos de Funcionamiento
Efecto piezoresistivo
Convierte una tensión aplicada en un cambio en la resistencia que puede sentirse circuitos electrónicos tales como el puente de Wheatstone. El efecto piezoresistivo puede usarse en sensores que miden presión.
Efecto piezoeléctrico
Convierte una tensión (fuerza) aplicada en una diferencia de potencial eléctrica. El efecto piezoeléctrico es reversible, así que un cambio en el voltaje también genera una fuerza y un cambio correspondiente en el espesor.
Tipos de Sensores Mecánicos
Sensor tunneling:
el efecto tunneling es un método extremadamente exacto para sentir desplazamientos a escala nanómetros. Pero su naturaleza altamente no lineal requiere el uso de control de retroalimentación para hacerlo útil.
Sensores Capacitivos
Los sensores Capacitivos o Sandwich
tienen una lámina fija y otra móvil. Cuando una fuerza se aplica a la lámina móvil, el cambio en capacitancia origina un desplazamiento.
Desde el punto de vista puramente teórico, se dice que el sensor está formado por un oscilador cuya capacidad la forman un electrodo interno (parte del propio sensor) y otro externo (constituido por una pieza conectada a masa). El electrodo externo puede estar realizado de dos modos diferentes; en algunas aplicaciones dicho electrodo es el propio objeto a sensar, previamente conectado a masa; entonces la capacidad en cuestión variará en función de la distancia que hay entre el sensor y el objeto.
Sensores limitswitch
Más conocidos como sensores de final de carrera o sensor de contacto, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil..
Clasificación
El principio de funcionamiento de los sensores mecánicos es Pasivo

Según el tipo de señal eléctrica que genera se clasifican en los Análogos.

Según el nivel de integración se clasifican en sensores Discretos.

Según el tipo de variable física medida se clasifican en sensores de desplazamiento, posición, tensión, movimiento, presión y flujo.

La frecuencia máxima que puede ser utilizada con los sensores mecánicos es 100Hz, ya que cuando es mayor la lectura puede que no sea buena por la rapidez de la frecuencia.

Ventajas y Desventajas
Ventajas

Detectan la ausencia o presencia de elementos.
No se equivocan en la medición si se trabaja a una frecuencia correcta y al tener contacto directo con el sensor la medida siempre es exacta.

Desventajas

Por tener contacto directo con los objetos a medir tienen desgaste en la pieza.
Poca resistencia a la oxidación, por estar al aire libre el clima puede afectarlo.
Son normalmente muy grandes, necesitan un espacio mayor frente a otros elementos sensóricos.

Sensores Eléctricos
Según Nico (2006).
Los sensores eléctricos, son dispositivos que son capaces de captar los cambios en el tiempo de una determinada magnitud física (temperatura, humedad, movimiento etc.) y entregar una respuesta, en forma de señal eléctrica, que coincide con la variación que están captando. Cada tipo de sensor se diferencia por el material constructivo y la forma con que se trata ese material.
Tipos de Sensores Eléctricos
Sensor de temperatura del refrigerante

Como el motor de combustión interna no se mantiene en el mismo valor de temperatura desde el inicio de funcionamiento, ya que se incrementa, las condiciones de funcionamiento también variarán notablemente, especialmente cuando la temperatura es muy baja, debiendo vencer las resistencia de sus partes móviles.
Sensor de temperatura del aire aspirado

Al igual que el sensor de temperatura del refrigerante, el sensor de temperatura del aire que aspira el motor, es un parámetro muy importante de información que debe recibir el Computador, información que generalmente se la toma conjuntamente con el caudal de aire de ingreso.
Tipos de Sensores Eléctricos
Sensor de temperatura del combustible

En algunos sistemas de Inyección electrónica se ha tomado como otro parámetro importante la medición de la Temperatura del combustible, debido a que, como el- sensor de temperatura del aire, la variación de la temperatura del combustible modificaría la cantidad de moléculas inyectadas, variando de esta forma la mezcla aire-combustible.
Efecto Hall localizado en el distribuidor

Este sensor tiene antecedentes de su utilización en los sistemas de encendido electrónico, pero algunos fabricantes lo utilizan también como información adicional del número de revoluciones del motor, basándose en el número de pulsos o señales que este sensor pueda entregar.
Sensor de Pistoneo
En las primeras versiones de inyección electrónica, el sistema de encendido no formaba parte del primero, ya que se los consideraban como dos sistemas separados, que en realidad así lo eran. Con las innovaciones y mejoras de los sistemas de inyección se inició la relación entre la inyección y el sistema de encendido, ya que los datos de revoluciones, avance y retardo del punto de encendido eran parámetros muy importantes de tenerlos en cuenta para que se logre una combustión perfecta dentro del cilindro.
Conclusiones
Referencias
Tanto los sensores como los transductores son dispositivos con la capacidad de transformar una señal (mecánica, térmica, magnética, eléctrica, óptica o molecular) en otra, se diferencian en que los primeros siempre realizan las transformaciones en otro tipo de unidades, en cambio los sensores pueden operar en función de la misma en forma homogénea. Pese que existen sensores de múltiples tipos, los más estudiados son aquellos que tienen la capacidad de generar salidas eléctricas independientemente del tipo de entrada.

Sin importar el tipo de sensor, la parte fundamental para su selección es atender minuciosamente a la aplicación, ya que de ésta depende en gran medida su correcta selección. El medio ambiente es otra variable importante, ya que puede entorpecer en cierto rango el medio de sentado, además de los problemas de operación del mismo.

Es importante atender las recomendaciones de uso y aplicación del fabricante, en particular por el hecho de que algunos sensores son de precio elevado y un error en su instalación o manejo puede ocasionar una inversión adicional al volverlos a comprar.

Sin lugar a dudas, el empleo de los sensores mecánicos y eléctricos, nos permiten mejoras en algún proceso que se esté llevando a cabo, traducidas en: exactitud, precisión, rango de funcionamiento, velocidad de respuesta, calibración, fiabilidad, costo y facilidad de funcionamiento.

Cabe señalar que cada uno de estos sensores cuenta con especificaciones para cada necesidad del cliente, cada día la tecnología está evolucionando de manera acelerada por lo cual en los futuros días no será extraña la implementación absoluta de estos sensores para reducir riesgos y costos dentro de la industria.

Pallás A, Ramón (2003).
Sensores y acondicionadores de señal (4ta ed.) [libro en línea]. Editorial Marcombo S.A.
Disponible en: http://es.slideshare.net/jahmoises/sensores-y-acondicionadores-de-seal-ramon-pallas-areny? next_slideshow=1[Consulta: 2105, Abril].


Creus Solé Antonio;
Instrumentación Industrial, 6ª edición; Marcombo S.A.; 1997. [2]. Creus Solé Antonio; Instrumentos Industriales. Su ajuste y calibración; 2ª edición; Marcombo S.A.


Creus Solé Antonio;
Instrumentación Industrial, 8va Edición; Marcambo S.A.; 2010.


Sensores industriales.
(Anónimo)
http://www.usmp.edu.pe/publicaciones/boletin/fia/info67/sensores.pdf
¡Muchas Gracias por su Atención!
Bachilleres:
Mata, Francis C.I. 21.347.654
Salazar, Luis C.I. 20.648.461
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