Tema 3.2 icpa sensores y transductores

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Tema 3.2 icpa sensores y transductores

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA CURSO: INSTRUMENTACION Y CONTROL DE PROCESOS AMBIENTALES TEMA: SENSORES Y TRANSDUCTORES Dr. PEDRO CORDOVA MENDOZA ICA-PERU17/04/2013 17 de Abril del 2013 1
  2. 2. Hemos sido llamados al concierto de este mundo para tocar de la mejor manera posible nuestro instrumento 2
  3. 3. Función del Sensor/Transductor Variable: – temperatura – presión – caudal – nivel – pH Sensor/ Proceso – peso transductor – corriente – tensión – radiación – etc. Señal eléctrica17/04/2013 3
  4. 4. Tipos de Sensores • Activos: No requieren de alimentación externa (Ejm. Termocupla) • Pasivos: Requieren de una fuente de energía externa (Ejm. Termoresistencia)17/04/2013 4
  5. 5. Sensores Activos Tipo Principio físico AplicacionesTermo-eléctrico Fuerza electromotriz producida Temperatura entre dos metales diferentes (termocupla)Piezo-eléctrico F.e.m. producida cuando se Cambios de presión, aplica fuerza o presión a ciertos aceleración, cristales vibración, sonidoFoto-voltaico Tensión producida en un Luz, presencia, elemento semiconductor cuando posición incide radiación en ésteElectro-dinámico Tensión producida por un Velocidad, flujo, generador en movimiento posición 17/04/2013 5
  6. 6. Sensores Pasivos Propiedad Principio físico AplicacionesResistencia Varía con la temperatura Temperatura (RTD, ECT), (termorresistencia +, termistor –) flujo (MAF) Varía con la posición del cursor de un Desplazamiento potenciómetro Varía con la intensidad de luz (mat. Detección e intensidad de fotoconductores) luzCapacitancia Varía con la distancia de las placas de Desplazamiento, presión un condensador Depende del dieléctrico entre dos Nivel de líquido cilindros concéntricosInductancia Depende del mov. de una barra de alta Desplazamiento, posición, permeabilidad fuerza Diferencia de tensiones de dos bobinas LVDT: desplazamiento, depende de la posición del núcleo de posición, presión, fuerza hierroMemristencia Memoria resistiva (Nuevo….2008) ????„Memristive‟ switches Nature 464, 873-876 (8 April 2010) enable „stateful‟ logic operations via material 17/04/2013 implication 6
  7. 7. Características de los Sensores • Estáticas: • Dinámicas: – Exactitud (error) – Velocidad (tiempo de – Precisión respuesta) – Rango de medición – Estabilidad (medio (espacio muerto, umbral) ambiente) – Resolución – Sensibilidad – Histéresis (error en (función de transferencia, medición creciente o ganancia) decreciente) – Repetibilidad – Alinealidad – Ruido S/N = 20 log(Vs/Vn)17/04/2013 7
  8. 8. Ejm. de sensores• Temperatura • Flujo – Termocupla – DP – Termorresistencias – Ultrasonido – Termistores – De efecto Doppler – S. Infrarrojos – De efecto Coriolisis – S. Estado Sólido – Vórtex• Presión – Turbinas – “Strain Gages” • Peso / Fuerza – S. piezoeléctricos – Celdas de carga – S. estado sólido • pH – Electrodos de ión- selectivo17/04/2013 8
  9. 9. Termocuplas I V 10 - 50 mV Efecto Seebeck: f.e.m. = f(T) Rangos: –200 a 2000 °C Sensibilidad: 10 a 50 µV/°C17/04/2013 9
  10. 10. Algunos Materiales de Termocuplas • J: Fe-Constantan (Fe-C) • K: Cr-Alumel (Cr-Al) • T: Cu-Constantan (Cu-C) • Otros: W, Rh, Pt • Exactitud : 1 - 3% • Respuesta : Lenta (seg.) • Linealidad : No muy buena17/04/2013 10
  11. 11. Curvas de Calibración Tipo Composición Rango °C Rango °F µV/°C 80 E B PtRh6 / PtRh30 700 – 1820 1290 – 3310 E Cromel / Constantan -175 – 1000 -285 – 1830 70 J Fe / Constantan -185 – 1200 -300 – 2190 T 60 J K Cromel / Alumel -175 – 1370 -285 – 2502 R Pt / PtRh13 125 – 1770 255 – 3214 50 S Pt / PtRh10 150 – 1770 300 – 3214 K T Cu / Constantan -170 – 400 -275 – 750 40 N 30 R 20 10 S B T (°C) –500 0 500 1000 1500 200017/04/2013 11
  12. 12. Termoresistencias (RTD) • Principio: Film: – R = f(T) Respuesta rápida • Materiales: Bajo costo Alta resistencia – Pt (más usada) Alambre: – W (T altas) Masivo – Otros: Ni, Cu Más estable en el tiempo • Pendiente: + (siempre) Autocalentamiento • Linealidad: Bajo Valores típicos – Buena 100, 200 • Forma: – Alambre enrollado – Film metálico17/04/2013 12
  13. 13. RTD 0,0005” diam. Aislante Cu Pt Ag 0.010” espesor17/04/2013 13
  14. 14. Sensores de Fuerza y Presión • “Strain Gauges” – Tensión mecánica --> R = f(F) • Estado Sólido – Efecto piezoeléctrico (materiales cerámicos) – Rpta.: Carga eléctrica --> Voltaje – Alta sensibilidad – Respuesta rápida17/04/2013 14
  15. 15. Ejm.: Presostato17/04/2013 15
  16. 16. Sensores de Caudal• Presión diferencial (Venturi, placa de orificio, Pitot)• Ultrasónicos• Efecto Doppler• Electromagnéticos• Turbina• Resistencia• Efecto Coriolis• Vórtex17/04/2013 16
  17. 17. Sensores de Nivel Hidrostático Ultrasónico Magnético17/04/2013 17
  18. 18. Sensores de Nivel Hidrostático Ultrasónico Magnético17/04/2013 18
  19. 19. Sensores de Nivel Ejm.: Sensor óptico (digital)17/04/2013 19
  20. 20. Ejm.: Sensores de Nivel (variedad)17/04/2013 20
  21. 21. Sensores de Posición y Presencia Limit switches (sensores de fin de carrera) Sensores inductivos de proximidad17/04/2013 21
  22. 22. Tenemos que cuidarlo esta en nuestras manos!!!!!!! pcordovam@hotmail.com GraciasCel. 956-041243 17/04/2013 22

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