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SENSORES Y TRANSDUCTORES
INST. CARLOS RAMOS GONZALES

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TRANSDUCTORES DE NIVEL
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Introducción
• En la mayoría de procesos se utilizan
estanque, y no siempre se tiene acceso directo
a ver o medir los niveles de material o fluido
almacenado.
• Existen diversos tipos de sensores
dependiendo del material o fluido y de la
posible manipulación.

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Introducción
Tipos de Sensores

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Introducción
• En líquidos:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Desplazamiento (Flotador)
Presión Diferencial
Burbujeo
Radioactivo
Capacitivo
Ultrasonidos
Conductividad
Radar
Servo posicionador

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Introducción
• En sólidos:
– Palpador
– Paletas rotativas
– Vibratorio
– Membrana sensitiva
– Varilla flexible
– Peso
– Ultrasonidos
– Radar

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Microondas
Principio de Funcionamiento
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D: Distancia del Obstáculo
C: Velocidad de la Luz

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Capacitivo
Principio de Funcionamiento
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a: Diámetro Exterior
b: Diámetro Interior
k: Constante Dieléctrica del Agua
: Constante Dieléctrica del Vacío

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Ultrasonido
Principio de Funcionamiento
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D: Distancia del Obstáculo
C: Velocidad del Sonido en el medio de
Propagación

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Ultrasonido
Frecuencia de Ultrasonido
Rango de Medición
Supresión de falso eco

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EFECTO DOPPLER
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Conductividad
• Se utilizan para medir niveles en líquidos
conductores.
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• Se disponen electrodos a lo alto del estanque,
los que al ser inundados por un fluido, cierran
el circuito y conducen.
• Utiliza bajo voltaje AC.

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Conductividad
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• Posee sistemas de retardo que evitan interprete
como alza de nivel una vibración u ola.

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Oscilador amortiguado
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• Este sensor vibra a una frecuencia
fundamental dada por un circuito al que se
debe conectar.
• Al estar sumergido en el líquido, la frecuencia
de vibración cambia, variando los parámetros
del circuito

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Oscilador amortiguado
• Funciona tanto en corriente alterna como en
continua.
• Al variar la frecuencia de vibración, cambia el
parámetro R del circuito

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Sensores Ópticos
• Se utilizan para mediciones en sedimentos, líquidos con
sólidos en suspensión, e interfaces líquidas
• Acuosos
• Orgánicos
• Corrosivos
• Miden el cambio o diferencia de la luz emitida por un LED (luz
infrarroja)
• Son baratos de implementar

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Sensores de Transferencia de Calor
• Termopar
• Efecto Seebeck (diferencia de potencia)
• Baratos, intercambiables, miden amplios rangos de temperatura
• Problema de precisión
• Termopila
• Termopares en serie

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Sensores de Transferencia de Calor
No son lineales respecto a T° (polimonios 5 -9 orden)
Diferentes tipos:
• B,R,S (más estables, altas temperaturas)
• K (resiste oxidación), E (bajas t°), J (para equipos viejos), N(más baratos
que B,R,S que usan plata)
• Problemas de conexiones no deseadas
• Descalibracion
• Ruido eléctrico (pequeña señal), y voltajes inducidos en los
cables
• Desviación Térmica

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Flotadores
• Para medir niveles en líquidos (incluso corrosivos)
• Se basan en la apertura y cierre de un switch mecánico (por
contacto directo o magnético)

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Flotadores
• Magnético: cambio ocurre por un imán permanente dentro
del flotador
• Mecánico: producto del movimiento del flotador en contra de
un interruptor
• Compatibilidad química, temperatura, densidad, viscosidad y
flotabilidad del líquido son importantes a la hora de decidir
sobre un flotador (mecánico o magnético)

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Sensores por Presión
•
Se compone por:
– Medidores de presión a la entrada y salida
del estanque
•
Funcionamiento:
– Dado que esta presión en la salida es
proporcional a la altura del líquido en ese
punto y a su peso específico. (P = ·g·h)
– La presión en la entrada es necesaria si el
tanque esta cerrado.
•
Limitaciones:
– Sólo se puede utilizar en tanques o depósitos
no presurizados
•
Aplicaciones:
– Adecuados para el agua, aceite, combustibles
y la mayoría de líquidos industriales

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Sensores por Radioactividad
• Se compone por:
– Fuente radioactiva en un lado.
– Medidor de radiación al otro.
• Funcionamiento:
–
–
El medidor transforma la radiación recibida en una señal.
La recepción de rayos es inversamente proporcional a la masa del
liquido dado que este absorbe parte de la energía recibida.
• Limitaciones:
– Dificultades técnicas y administrativas
• Aplicaciones:
– Fluidos a alta temperatura
– Líquidos corrosivos

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Turboflow 173939
TRANSDUCTORES DE CAUDAL
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INTRODUCCION
Los transductores de caudal se basan en distintos principios según se
trate de fluidos compresibles o no. El caudal puede definirse como
masa por unidad de tiempo (caudal másico) o como volumen por
unidad de tiempo (caudal volumétrico). El caudal volumétrico depende
sólo de la sección considerada y de la velocidad del fluido, pero el
caudal másico depende además de la densidad del fluido y esta a su
vez de la presión y temperatura del mismo. Para fluidos incompresibles
ambos caudales se pueden relacionar por una densidad que puede
asumirse como constante, pero para fluidos compresibles no es así. La
mayor parte de los sensores miden caudal volumétrico. En el caso de
fluidos incompresibles la forma habitual de medición es hallar la
velocidad de paso por una sección conocida. Para los compresibles, los
métodos más adecuados se basan en el empleo de turbinas.
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Efecto Venturi
El efecto Venturi consiste en la
aparición de una diferencia de
presión entre dos puntos de una
misma tubería con distinta
sección y, por tanto, diferente
velocidad de paso del fluido. Para
fluidos incompresibles, dicha
diferencia de presión depende de
la relación de diámetros, del
caudal y de la densidad y por
tanto de la temperatura. Por
tanto se puede medir de forma
indirecta el caudal a partir de la
medida diferencial de presiones
(Figura).
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ROTAMETRO
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ROTAMETRO
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Presión dinámica
Estos transductores se basan
en el desplazamiento de un
pequeño pistón o flotador
sometido
a
la
presión
dinámica de la corriente de
fluido (Figura). Dicha presión
equilibra el peso del cuerpo y
provoca un desplazamiento
del pistón proporcional a la
velocidad del fluido, la
medición
de
dicho
desplazamiento
permite
obtener
una
indicación
indirecta de la velocidad.
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Por velocidad y por inducción
Este tipo de transductores se basan en la ley de inducción de
Faraday, según la cual, sobre un conductor que se desplaza
transversalmente a un campo magnético se genera una fuerza
electromotriz proporcional a la longitud del conductor, a su
velocidad de desplazamiento y a la inducción del campo :
En el caso de un fluido conductor en movimiento, se produce
por este principio una fuerza electromotriz en sentido
perpendicular al movimiento y a la dirección del campo. La
Figura muestra un esquema, en el que se indican las
direcciones de movimiento (v), campo magnético (B) y fuerza
electromotriz producida (E), que es captada por dos electrodos
situados en las paredes del tubo.
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• La fuerza electromotriz obtenida es proporcional al campo
inductor, a la distancia entre electrodos de captación y a la
velocidad del fluido, por tanto manteniendo constantes los dos
primeros, se obtiene una indicación de la velocidad, y para sección
y densidad constantes de manera indirecta de caudal. El método
de medida tiene la ventaja de no interrumpir el flujo, por tanto no
hay pérdidas de carga, por otro lado es apto para líquidos
corrosivos o muy viscosos. Sin embargo las medidas pueden tener
errores si la tubería no está completamente llena o si hay burbujas,
y la fuerza electromotriz depende de la permeabilidad magnética
del fluido.
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Volumétricos
Para medir caudal de
gases suelen emplearse
métodos de medición
volumétricos
intentando mantener
presión y temperatura
constantes.
Los
ejemplos más típicos
son los de turbina disco
oscilante y lóbulos.
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35. VOLUMETRICOS
INST. CARLOS RAMOS GONZALES

36. VOLUMETRICO
INST. CARLOS RAMOS GONZALES