Guia Completa de Sensors, Pressió i Mesura de Cabal Industrial

Efectes en Sensors

Els sensors transformen una magnitud física en un senyal elèctric. A continuació, es descriuen els efectes més comuns utilitzats en la seva operació:

Efecte Piezoelèctric

En aplicar una pressió, es modifica l'estructura del cristall, la qual cosa altera la distribució de la càrrega i s'obté una tensió elèctrica.

• Exemples: Mesura de forces, vibracions i ultrasons.

Efecte Resistiu

Si es fa variar la longitud (l), la secció (S) o la resistivitat (ρ) d'un material, es produeix un efecte resistiu.

• Exemples: PT100, galga extensiomètrica.

Efecte Capacitiu

Basat en la fórmula de la capacitat: C = ε * S / D, on ε és la permitivitat del medi, S és la superfície de les plaques i D és la distància entre elles.

• Exemples: Sensors capacitius de pressió, detectors de proximitat tot o res.

Efecte Inductiu

Basat en la fórmula de la inductància: L = μ * N² * S / l, on μ és la permeabilitat magnètica, N és el nombre d'espires, S és la secció i l és la longitud.

• Exemples: Sensors inductius de pressió.

Efecte Electromagnètic

En moure un imant, es produeix una variació de flux magnètic i es genera una força electromotriu (f.e.m.).

Efecte Fotovoltaic

Alguns materials semiconductors sensibles a la llum canvien les seves condicions elèctriques en funció de la radiació incident.

• Exemples: Barreres fotoelèctriques.

Efecte Termoelèctric

La unió de dos materials diferents s'escalfa i genera una tensió proporcional a la temperatura.

Pressió

La pressió és una magnitud física fonamental en molts processos industrials. A continuació, es defineixen els seus tipus i mètodes de mesura.

Definició de Pressió

La pressió (P) es defineix com la força (F) aplicada per unitat de superfície (S):

P = F / S (Unitats: kg/cm² o N/m²)

Tipus de Pressió

Pressió Hidrostàtica

És la pressió que exerceixen els líquids sobre les parets del dipòsit o recipient.

P = γ * h (on γ és el pes específic del líquid i h és l'altura de la columna de líquid. Unitats: N/m³)

Pressió Relativa

És la pressió que mesuren els manòmetres, referida a la pressió atmosfèrica (0).

Pressió Absoluta

Té referència al 0 absolut, que és un valor fix.

P.ABS = P.relativa + P.atmosfèrica

Pressió Atmosfèrica

És la pressió absoluta de l'atmosfera i es mesura amb baròmetres.

Pressió Diferencial

És la diferència de pressió entre dos punts.

P₂ - P₁ = γ * (h₂ - h₁) = γ * h

Pressió al Buit

És la mesura a partir de la pressió atmosfèrica cap al 0 absolut.

Elements per Mesurar la Pressió

• Elements de columna de líquid
• Elements elàstics
• Transductors de pressió electrònics
• Tecnologies: Cèl·lula extensiomètrica i element piezoresistiu.

Pressòstat

Detecta canvis de pressió i, quan arriba a un valor màxim o mínim preestablert, actua sobre un contacte elèctric.

Cabal

El cabal és una mesura del flux de fluid a través d'un conducte en un temps determinat.

Tipus de Cabal

Per a líquids incompressibles:

• Màssiques (kg/h)
• Volumètriques (l/h)

Per a vapors:

• Màssiques (kg/h)

Mesuradors de Cabal per Pressió Diferencial

Aquests mesuradors es basen en la relació entre el cabal (Q) i la diferència de pressió (ΔP = P₁ - P₂):

Q = K * √(P₁ - P₂) (on K és una constant de calibració)

Placa d'Orifici

És un disc pla metàl·lic amb un forat al mig que crea una restricció i, per tant, una caiguda de pressió.

Toberes

S'utilitzen càmeres de condensació per igualar la càrrega de les preses de pressió i el mesurador es col·loca a sota.

Tub Venturi

Són els aparells de pressió diferencial que presenten menys pèrdua de càrrega.

Mesurador de Superfície Variable (Rotàmetre)

Mesuradors de cabal de superfície variable amb un flotador dins un tub que canvia de posició proporcionalment al flux del fluid (depèn de la viscositat del fluid).

Mesurador Electromagnètic de Cabal

Funciona pel mateix principi d'inducció electromagnètica dels generadors elèctrics, amb un element secundari que transforma la força electromotriu (f.e.m.) en un senyal normalitzat.

Mesurador d'Ultrasons

Mesuren el cabal per la diferència de velocitat del so en propagar-se en el sentit del flux del líquid i en l'oposat.

Avantatges:

• No hi ha pèrdua de pressió.
• No hi ha desgast intern.
• Fàcil instal·lació.
• Elimina riscos de fuga.
• No hi ha parts mòbils.

Mesurador de Turbina

Consisteix en un rotor que gira al pas del fluid a una velocitat proporcional al cabal.