Sensores y Actuadores

1. Sensores y Actuadores Sensores de Presión y Nivel

2. Sensores de Presión • Mecánicos. • Electrónicos. • Interruptores de presión. Salida On-Off. • Transmisor de presión. Salida 4-20mA. • Medición de presión. • Medición de nivel. • Medición de flujo.

3. Presión Absoluta y Manométrica 400 PSIS 100 PSI 85.3 PSIG Presión Manométrica Sensor Sellado Compuesto • Presión • Absoluta Presión Atmosférica Local (variable) Vacío Cero Absoluto (fijo) 30”Hg

4. Presión Atmosférica

5. Presión Absoluta • El instrumento de presión indica 50 psig (manométrica) • La presión barométrica local son 14 psi • ¿Cuál es la presión absoluta?

6. Solución • Pa = Pg + Patm • Pa = 50 psi + 14 psi • Pa = 64 psia

7. Ejemplo Físico dePresión Cambiando la relación entre A2 y A1, la fuerza F2 puede ser tan grande como sea seguro para el pistón más grande. Los pistones grandes requieren mayor transferencia de fluido y por tanto son más lentos. En esta prensa hidraulica el cilindro pequeño tiene un área de 1 cm² y el grande de 10 cm². Si se aplica una fuerza de 120 lbs al pistón pequeño, ¿Cuál será la fuerza en el pistón grande si despreciamos la fricción? F1 A1 A2 F2

8. Unidades de Medición • La presión es la fuerza aplicada por unidad de área. • Unidades: • Libras por pie cuadrado • Newton por metro cuadrado (Pa) • Kilogramos por centímetro cuadrado • Kilogramos por metro cuadrado

9. Interruptores de presión mecánicos

10. Interruptores de presión de estado sólido

11. Tipo Diafragma

12. Pistón Sellado

13. Tubo Bourdón

14. Celda de Medición • Cerámica con excelente estabilidad • En caso de sobre presión el diafragma cuenta con soporte en la base

15. Encapsulado

16. Histéresis es la diferencia entre el punto de encendido y apagado. El ejemplo es un switch con un punto de encendido en 70% del rango y apagado al 20% del rango. Por tanto, la histéresis es 50% del rango. Histéresis Ajustable Encendido Apagado Presión Decreciendo Cerrado Salida del interruptor Hysteresis Presión Incrementando Abierto 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rango del interruptor de presión

17. Salida analógica de 4-20 mA. 4 mA corresponden a una presión de 0% del rango y 20mA a la escala completa. Salida Analógica 20 18 12 8 4 Salida analógica - mA 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rango del Interruptor de Presión

18. Maquinado

19. Aplicación en la Industria Automotriz • Acumulador:Carga/Descarga de presión

20. Sensores de Nivel • Inventario de materiales: • Sólidos • Líquidos • Medición de distancias • Embobinado • Colocación de material ó maquinaria

21. Sensores de Nivel • Mecánicos. • Electrónicos. • Interruptores de nivel. Salida On-Off. • Transmisor de nivel. Salida 4-20mA. • Medición con contacto. • Medición sin contacto. • Medición sin contacto/no intrusivos.

22. Indicadores de Nivel • Regletas • Columna de vidrio • Flotadores unidos a agujas indicadoras

23. Interruptores de Nivel • Proporcionan una salida ON/OFF • Los contactos pueden ser: • Normalmente Abiertos (NA). Cierran cuando se alcanza su nivel de disparo. • Normalmente Cerrados (NC). Abren cuando se alcanza su nivel de disparo.

24. Interruptores de Nivel para Sólidos

25. Interruptores de Paleta • El giro de las paletas se interrumpe con el material

26. Interruptores de Nivel para Líquidos • Uniones mecánicas con contactos On/Off • Sensores de posición para flotadores • Sensores de proximidad sin contacto • Sensores ópticos

27. Transmisores de Nivel • Proporcionan una salida que es proporcional al nivel de material en un recipiente. • Las salidas pueden ser: • Corriente: 4 a 20 mA, 0 a 20 mA • Voltaje: 0 a 5 VCD, 0 a 10 VCD

28. Presión hidrostática • La medición de alta se coloca en la parte inferior del tanque • Si el tanque es abierto el lado de baja se deja abierto • Si el tanque es cerrado el lado de baja se conecta a la parte superior del tanque

29. Burbuja • Se inyecta un flujo constante de aire a la parte inferior del tanque. • Se mide la presión requerida para vencer la presión de la columna de nivel. • Al salir el aire se forman burbujas, de ahí el nombre.

30. Presión Diferencial • La columna de líquido se expone también a la presión atmosférica en un tanque abierto • La presión atmosférica se compensa dejando abierto el lado de baja presión • En un tanque cerrado, se compensa la presión de la cámara de aire DP rg h= DP DP

31. Medición de Nivel 27.7” de agua = 1PSI Cada transmisor mide 1 PSI (27.7” de agua)

32. Gravedad Específica Gravedad Específica = 1.0 100” de agua = 3.6 PSI Equivalente a 100” de agua = 3.6 PSI Gravedad Específica = 2.0 Cada transmisor mide 3.6 PSI (100” de agua)

33. Capacitancia • Para fluidos no conductores • Mide la capacitancia formada entre un electrodo y las paredes del tanque • En líquidos conductores se utiliza un aislante en el electrodo

34. Magnetostrictivo • Gran exactitud 1mm

35. Cadena resistiva • El flotador cuenta con imanes. • En el tubo central hay relevadores que reaccionan con el imán colocado en el flotador. • Al cerrar los contactos de los relevadores se varía la resistencia del circuito.

36. Ultrasónicos • Se manda un pulso sonoro y se mide el tiempo que tarda en regresar • Ondas sonoras con frecuencias mayores a 20KHz

37. Radar • Ondas electromagnéticas arriba de 2 GHz, típicamente 10 GHz • Longitud de onda menor a 15cm, típica de 3 cm

38. Comparación Principio Ultrasónico Radar Laser Velocidad 340 m/s 300,000 m/s 300,000 m/s Frecuencia 50 KHz 10 GHz 300 THz Long. Onda 7 mm 3 cm 1 µm

39. Radiación Gamma Medición Puntual Alto Nivel Medición Puntual Bajo Nivel Transmisor Transmisor Receptor Receptor

40. Radiación Gamma Medición Continua De Nivel • Ventajas • No hay contacto con el material • Sin partes móviles • Funciona con casi cualquier material • Resuelve los casos difíciles • Desventajas • Costo • Se requieren extrictas medidas de seguiridad • Sólo personal certificado puede dar mantenimiento