• controlado o medido, la variable física que debe ser convertida o traducida en otra , que represente el proceso. •El elemento necesario se llama transductor .
Sistemas de medición. Técnicas
Digitales
DEFINICION: De acuerdo a ISA Instruments Societ of America Un TRANSDUCTOR es un elemento que provee una salida adecuada a una medición específica. La medición es la cantidad, propiedad o condición a ser .
Operaciones básicas del transductor: Sensado de la variable física SENSOR nos permite elegir el principio e a rans ucc n. Transducción propiamente dicha que definirá esta transducción en la variable a ser procesada y con sus límites superior e inferior.
agn tu a me r → var a e e proceso a contro ar ENTRADAS: Excitación si es necesaria (transductores NO autogenerados). La única salida del transducto r es
SALIDAS:
la producida por él mismo como resultado de la magnitud a medir.
1- Por la variación de arámetros resistivos a Transducción otenciométrica V 2 K .V 1
mecánica en el eje del potenciómetro
b) Transducción por variación de R Por variación de T, deformación, etc.
-
Es un caso particular del de resistencia. El puente proporciona una salida de tensión ( E) proporcional a la deformación medida
2- Por la variación de parámetros capacitivos C
K . 0 . A
K: constante dieléctrica del material A: área de las placas ε0
: constante dieléctrica del vacio
La capacidad puede variarse por:
b) Por variación del dieléctrico dieléctrico
3- Por la variación de parámetros electromagnéticos a) Por variación del flujo Movimiento relativo entre un imán y una bobina con núcleo de hierro imán
b) Por variación de la inductancia L
0
. N 2 . A
( Núcleo )
l
-
variación de la reluctancia entre dos o más bobinas Reluctancia: resistencia al campo magnético
a- Transducción fotoconductiva Variación de resistencia en un diodo fotosensible
- or rans ucc n o ovo a ca Variación de tensión en la juntura de Uso en luxómetro.
5- Por Autogeneración Transductores piezoeléctricos: La medición se transforma en una variación de tensión generada por los cristales sometidos a esfuerzo mecánico (tracción, compresión o flexión)
Cristal piezoeléctric o
Cristal piezoeléctric o
Q o E
Q o E
Observación: n rans uc or es se a o norma men e para rea zar una me c n espec ca y da solamente una salida (respuesta) a dicha medición. Mediciones directas ej: velocidad Mediciones calculadas
ej: tiempo y distancia
, , , • • Sobre el sistema: señal entregada, precisión, respuesta • Sobre el transductor: ti o, límites error, excitación, vida útil • De su disponibilidad: fabricación, compatibilidad, entrega
Características de los transductores • De la magnitud a medir – Campo (rango): valores de la variable entre mín y máx. – Alcance: diferencia algebraica entre máx y mín. – Errores: diferencia algebraica entre valor leído e indicación del
instrumento. Error estático y error dinámico.Características eléctricas. Tensión, corriente, digital, etc.
• • Características mecánicas. Tamaño, montaje, etc • arac er s cas e ac uac n. Estáticas (cambios lentos) y dinámicas (fluctuaciones rápidas de la medición)
• Características del medio ambiente. Temp, presión vibraciones.
• Características de comportamiento. Vida operativa
(continua o en nro de ciclos); vida de ciclo (número de excursiones dentro de tolerancia)
• Control
del estado energético de sistemas fluídicos. Conocimiento de valores de trabajo a fin de no superar os m es m x mos. Protección
o seguridad de proceso Protección o seguridad personal Conocimiento
de valores de trabajo para establecer límites mínimos aceptables
• Elementos sensores. Recordar: – TRANSDUCTOR=Elemento sensor + elemento transductor. . Elementos primarios elásticos se deforman por la presión interna del fluido que contienen. Presentan el mayor interés: •
una variable física: desplazamiento lineal o angular
- Líquido de densidad conocida (mercurio, etc.) - Se mide la altura diferencial
Diafragmas Para medir presiones diferenciales.
Diámetro: 2 a 15 cm. ango: a g cm
Cápsulas -Dos o más diafragmas unidos herméticamente por su borde. . -Se diseñan para una relación presión vs desplazamiento lo más lineal osible.
Fuelle • Construido a partir de un tubo sin costura con dobleces profundos que le dan elasticidad • Cuentan con 10 a 20 ondulaciones, dependiendo de la presión a medir • • Uso para medición de presiones bajas
Tubo de Bourdon • Tubo de sección oval con un extremo acoplado a la presión y el otro sellado. • La presión tiende a estirarlo en forma proporcional.
po en
po en
Tubo de Bourdon • Sistema de medición de mayor difusión en sistemas hidráulicos y lantas de roceso. • Necesitan mecanismo amplificador de movimiento para ampliar la escala de lectura.
En sistemas hidráulicos de dispositivos de protección ante cambios repentinos de resión aco les con resortes)
Tubo de Bourdon Espiral • Proveen un mayor desplazamiento, lo que evita el uso de . • Permite el uso de punta registradora de presión. • mens ones re uc as → se usan en ns rumen os complejos
DOW RESTRICTED
Tubo de Bourdon Helicoidal • Ideal para medir altas presiones con una precisión del 1%.
Tubo de Bourdon Retorcido
Tubo metálico torcido 2 a 6 veces.
Materiales Deben garantizar un rango elástico en la zona de trabajo - Bronce fosforoso: excelente linealidad, sensible a cambio de T y corrosión - Acero inoxidable: uso en caso de corrosión, menos sensible a T. Propiedades
Su uso dependerán de: • arac er s cas e s cas. •Propiedades anticorrosivas •Propiedades antimagnéticas El material usado normalmente para tubos de Bourdon es el acero inoxidable, aleaciones de cobre o aleaciones especiales como el Hastello Monel
Sellos Químicos Los sellos químicos (o sellos de diafragma) se utilizan para aislar los .
Sellos Químicos Ap li cac io nes típ ic as
• . • Medios viscosos o que puedan cristalizarse o polimerizarse y atascar la entrada al manómetro. • e os no omog neos o con ma er a suspen a que pue e atascar la entrada. • Temperatura del medio demasiado alta. • Medio tóxico o peligroso y puede contaminar el medio ambiente. Un sello químico adecuado puede dar mayor protección.
Tranductores para Presión Transductores RESISTIVOS - Sencillo - Presión se traduce en una variable eléctrica -Elemento sensor -Diafragma -Cápsula -Tubo de Bourdon No requieren amplificador de señal. Inconvenientes: precisión, confiabilidad, vida útil
Transductores por DEFORMACIÓN Se basan en cambios de resistencia eléctrica al someter un elemento a esfuerzo. La resistencia varía según la fórmula.
.l
S
PRESÓSTATOS Membrana elástica y galga de Si o cristal piezoeléctrico. La galga de Si forma parte de un circuito tipo P.de Wheatstone
Transductores por DEFORMACIÓN STRAIN GAGES (galgas extensométricas)
Cementadas
Sin cementar
Usan galgas extensométricas, con una placa, diafragma o tubo deformable. Cementadas: hilos adheridos a base flexible. Sin cementar: hay dos partes con movimiento relativo.
Transductor Capacitivo de Presión e es a or simple
Bajo los efectos de la presión se flexiona la membrana acercándose al electrodo
Con estator doble
oscilador
Características Tamaño pequeño, robustos. Requieren amplificador de señal. Rango de 0,05 a 600 Kg/cm2. Precisión de 0,2 a 0,5%
Transductor ELECTROMAGNÉTICO - Inductivo
Desplazamiento del fuelle
Cambio de reluctancia
→
,
,
Transductor ELECTROMAGNÉTICO Reluctivo (hay varias config.)
Núcleo de tranf. diferencial es movido por deflexión de diafragma, ue e, tu o
