Sensores de Presión, Fuerza y Temperatura: Tipos, Características y Aplicaciones

Sensores de Medición de Presión, Fuerza y Temperatura

Definición de Tensión: La tensión es la cantidad de deformación de un cuerpo debido a la aplicación de una fuerza.

Sensor: Un sensor convierte una señal física de un tipo en una señal de otra naturaleza.

Características de los Sensores

• Naturaleza de la señal: Genera voltaje.
• Rango y amplitud
• Precisión
• Tiempo de respuesta
• Coeficiente de temperatura
• Histéresis

Sensores de Temperatura

Se utilizan para medir la temperatura. Algunos tipos comunes son RTDs, termistores, sensores de circuito integrado (IC) y termocuplas.

Tipos de Sensores de Temperatura

• Detector de Resistencia Metálica (RTD): Es un sensor preciso de temperatura.
• Termistor: Es un semiconductor hecho de óxidos metálicos que mide hasta 300°C.
• Sensor de Circuito Integrado (IC): Se caracteriza por la unión p-n de los semiconductores.
• Termocuplas: Se basa en el principio físico de la unión de dos alambres de metales diferentes que produce una diferencia de potencial en los dos extremos.

Consideraciones Adicionales sobre Termocuplas

Termocupla con Inserción de Conductor Extra en Región Isotérmica: Las uniones J1 y J3 son del mismo tipo, pero están en direcciones contrarias, por lo que sus voltajes tienen signos opuestos.

Alimentación y Excitación de Sensores

• Detectores de Resistencia Metálica (RTD): Se utiliza una fuente de corriente constante de alta precisión como fuente de excitación.
• Alimentar un Termistor: Lo más común es usar una fuente de corriente constante o, alternativamente, una fuente de voltaje y un circuito serie formado por el termistor y una resistencia para producir un divisor de voltaje.
• Sensor de Circuito Integrado (IC): Todo sensor de circuito integrado IC necesita una fuente de alimentación. Por ejemplo, el LM35 tiene una sensibilidad de 10mV/°C.
• Requisitos de una Termocupla: Requiere un circuito de compensación de la unión que se encuentra a la temperatura de referencia.

Anteproyecto

Es la forma preliminar de un proyecto que se presenta para la revisión y autorización. Una vez autorizado, adopta el carácter de proyecto.

Tipos de Termopares

• Tipos comunes: Tipo K, E, J, N.
• Termopares estables: Tipo B, R, S.

Clasificación de Instrumentos

• Sensores binarios
• Sensores analógicos
• Sensores digitales

Elementos Finales de Control (Actuadores)

• Transductor
• Actuador
• Elemento final

Válvulas de Control

• Flujo
• Presión
• Temperatura
• Composición

Medios de Transmisión

Tuberías por las que se transmite alguna propiedad del fluido.

Transmisión Eléctrica

Mejora las características dinámicas de la transmisión neumática.

Controladores

Reciben la señal y la procesan de acuerdo con el algoritmo de control que implementan.

Componentes Específicos

• Termistor NTC: Es una resistencia variable cuyo valor disminuye a medida que aumenta la temperatura.
• Termopar: Es un dispositivo capaz de convertir la energía calorífica en energía eléctrica.
• Transductores: Dispositivo que transforma un tipo de variable física (fuerza, presión, temperatura, velocidad).
• Sensores: Dispositivo electrónico que internamente utiliza un transductor para medir la variable física (voltaje).

Errores y Exactitud en la Medición

• Error: Diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la cantidad que se mide.
• Exactitud: Grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar equivocado.
• Sensibilidad: Relación que indica cuánta variación tiene la salida por unidad de entrada.
• Error de Histéresis: Los transductores pueden producir distintas salidas para la misma cantidad medida.