Sensores Automat y Contr
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SENSORICA
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Deteccin de Proximidad
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LA IMPORTANCIA DE
LA TECNOLOGA DE
LOS SENSORES
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SENSORICA
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LA IMPORTANCIA DE LA TECNOLOGA DE
LOS SENSORES
La creciente automatizacin de loscomplejos sistemas de produccin,requiere de componentes capaces deadquirir y transmitir informacinrelacionada con el proceso.Los sensores cumplen estos
requerimientos y de ah la importancia deestos en la medicin y control de buclecerrado y abierto.
Objeto a
Sensar
Sensor
Oscilad
or
Detector
Salida
Las variables de estado de todo procesopueden ser variables fsicas, como latemperatura, presin, fuerza, longitud,ngulo de giro, nivel, caudal, etc. Y existensensores para cada una de estasmagnitudes fsicas.
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SENSORES
Los dispositivos que realizan estafuncin reciben diversosnombres: captador, detector,transductor, transmisor,
sonda, sensor,codificador,convertidor.
UN SENSOR TIENE LASSIGUIENTESCARACTERISTICASES UN CONVERTIDOR TCNICO, CONVIERTEUNA VARIABLE Fsica EN OTRA MAS FACIL DEEVALUAR (generalmente una seal elctrica)NO TODOS LOS SENSORES EMITEN SEALESELECTRICAS (finales de carrera, termmetros,etc.)SON LOS PERCEPTORES QUE SUPERVISAN UNPROCESO.
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LA MAYORIA DE LOSSENSORES TRABAJANBASANDOSE EN UNO DE LOSSIGUIENTES PRINCIPIOS
FISICOS:
IMPEDANCIAINDUCTANCIAINDUCCION
RESISTIVIDADRESISTENCIAPIEZOELECTRICIDADFOTOVOLTAICOTERMOELECTRICIDAD
SENSORES
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SEALES DE SALIDA
TIPO A
Sensores con seal de salida por interrupcin (seal desalida binaria). Por norma estos sensores puedenconectarse directamente a los PLC.
Ejemplos
Sensores de ProximidadPresostatosSensores de NivelSensores bimetlicos
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SEALES DE SALIDA
TIPO B
Sensores con salida por trenes de pulso. Generalmente sedispone de interfaces compatibles para PLC quedispongan contadores de hardware y software conposibilidad de una mayor longitud de palabra.
Ejemplos:
Sensores Incrementales de longitud y rotativos
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.heinrich.com.ar/Image91.jpg&imgrefurl=http://www.heinrich.com.ar/&h=240&w=320&sz=10&hl=es&start=7&tbnid=5OARMDSm9xM3ZM:&tbnh=89&tbnw=118&prev=/images?q=sensores+incrementales&gbv=2&ndsp=20&hl=es&sa=N -
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SEALES DE SALIDATIPO C
Son sensores con salida analgica y sin amplificadorintegrado ni conversin electrnica, su seal de salidaanalgica es muy dbil (milivoltios), no apta para unaevaluacin inmediata o de una seal que solamente puede
ser evaluada utilizando circuiteria adicional.
Ejemplo
Componentes de sensores Piezoresistivoso piezoelctricos
Clulas Termoelctricas o Pt-100
Mangentoresistores y componentes desensores de efecto Hall
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.crownwayhk.com/images/ValveInstruments/6TemperatureProbes/L-Pt100-Temperature-probe.jpg&imgrefurl=http://www.crownwayhk.com/en/acc_temperature_probe.htm&h=343&w=424&sz=15&hl=es&start=2&tbnid=PzFKAN5vBa6v8M:&tbnh=102&tbnw=126&prev=/images?q=pt100&gbv=2&hl=es&sa=Xhttp://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.crownwayhk.com/images/ValveInstruments/6TemperatureProbes/L-Pt100-Temperature-probe.jpg&imgrefurl=http://www.crownwayhk.com/en/acc_temperature_probe.htm&h=343&w=424&sz=15&hl=es&start=2&tbnid=PzFKAN5vBa6v8M:&tbnh=102&tbnw=126&prev=/images?q=pt100&gbv=2&hl=es&sa=Xhttp://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.crownwayhk.com/images/ValveInstruments/6TemperatureProbes/L-Pt100-Temperature-probe.jpg&imgrefurl=http://www.crownwayhk.com/en/acc_temperature_probe.htm&h=343&w=424&sz=15&hl=es&start=2&tbnid=PzFKAN5vBa6v8M:&tbnh=102&tbnw=126&prev=/images?q=pt100&gbv=2&hl=es&sa=Xhttp://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.crownwayhk.com/images/ValveInstruments/6TemperatureProbes/L-Pt100-Temperature-probe.jpg&imgrefurl=http://www.crownwayhk.com/en/acc_temperature_probe.htm&h=343&w=424&sz=15&hl=es&start=2&tbnid=PzFKAN5vBa6v8M:&tbnh=102&tbnw=126&prev=/images?q=pt100&gbv=2&hl=es&sa=X -
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SEALES DE SALIDA
TIPO D
Sensores con salidas analgicas, amplificador yconversin electrnica integrados, que proporcionanseales de salida que pueden evaluarse inmediatamente.
Ejemplos tpicos:0 10V
-5V +5V
1 5V
0 20mA
-10 +10mA
4 20mA
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SEALES DE SALIDA
TIPO E
Sensores y sistemas de sensores con seal desalida estandarizada, por ejemplo RS 232-C, RS 422-A, RS 485 o con interfase a buses
de datos tales como bus de campo (profibus,bus-sensor-actuador)
http://images.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.dishjockey.com/images/rs232_thumb.jpg&imgrefurl=http://www.dishjockey.com/usb-rs232-cable-p-147.html?language=es&h=300&w=400&sz=23&hl=es&start=3&tbnid=MU1i_wawPhdqFM:&tbnh=93&tbnw=124&prev=/images?q=RS+232&gbv=2&hl=es -
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SENSORES BINARIOS
Son sensores que convierten una magnitud fsica en unaseal binaria, principalmente en una seal elctrica conlos estados ON o OFF (conectado o desconectado)
Ejemplos:
Final de carrera
Sensor de Proximidad
Presostato
Sensor de Nivel
Termostato
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SENSORES ANALOGICOS
Son sensores que convierten una magnitud fsica en unaseal analgica, principalmente una seal elctrica detensin o de intensidad de corriente.
Ejemplos:Sensores de longitud, distancia o desplazamiento
Sensores de movimiento lineal y rotativo
Sensores para superficies, formas y geometra
Sensores de fuerza, peso, presin, de par, etc.
Sensores de flujo (para gases y fluidos)
Sensores de caudal, etc.
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VENTAJAS DE LOS SENSORES DEPROXIMIDAD SIN CONTACTO
Deteccin precisa y automtica de posiciones geomtricas
Deteccin sin contacto de objetos y procesos; utilizandosensores electrnicos de proximidad, no es necesario elcontacto entre el sensor y la pieza.
Caractersticas de conmutacin rpidas; dado que laseal de salida se genera electrnicamente, los sensoresestn libres de rebotes y no crean errores en las sealesemitidas.
Resistencia al desgaste; los sensores electrnicos nocontienen partes mviles que puedan desgastarse
Numero ilimitado de ciclos de conmutacin
Versiones disponibles incluso para utilizacin enambientes peligrosos (ambientes con riesgo de explosin)
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APLICACIONES DE LOS SENSORESDE PROXIMIDAD
Deteccin sin contacto
Deteccin de la Posicin
Conteo de elementos
Deteccin demovimientos giratorios
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CAMPOS DE APLICACION
Industrial del Automvil
Ingeniera Mecnica
Industria del Embalaje
Industria de la madera
Industria de la impresin y papeleras
Industria de la impresin y papeleras
Industria de la alimentacinIndustria cermica y de construccin.
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Sensor deposicin
magnticos
Analgicos
Binarios:sensores de
proximidadmagnticos
Con contacto
Con salida Neumtica
Sin contacto
CLASIFICACION DE LOS SENSORES PARADETECCION DE POSICION
Sensor deposicin
inductivos
Analgicos
Binarios:sensores deproximidadinductivos
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Sensor deposicin
capacitivos
Analgicos
Binarios:sensores de
proximidadcapacitivos
CLASIFICACION DE LOS SENSORES PARADETECCION DE POSICION
Sensor deposicin
pticos
Analgicos
Binarios:sensores deproximidad
pticos
Barrera deluz
Sensores dereflexin
directa
Barreras c/s CFO
Reflex c/s CFO
Barreras c/s CFO
Reflex c/s CFO
CFO=Cable de Fibra ptica
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Sensor deposicin
Ultrasnicos
Analgicos
Binarios:sensores de
proximidadultrasnicos
CLASIFICACION DE LOS SENSORES PARADETECCION DE POSICION
Sensor deposicin
neumticos
Sensores deproximidad
neumticos
Barreras Ultrasnicas
Sensores Ultrasnicos
Sensores de obturacin fuga
Sensores Reflex
Barreras de Aire
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SENSORES DE PROXIMIDAD MAGNTICOS REED
Estos sensores reaccionan a los cambiosmagnticos de imanes permanentes y deelectroimanes.
En el caso de un sensor reed, las laminasde contacto estn hechas de materialferromagntico (Fe-Ni aleado) y estnselladas dentro de un pequeo tubo devidrio lleno de gas inerte (Nitrgeno)
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CARACTERSTICAS TECNICAS DE UN SENSORDE PROXIMIDAD REED
Tensin de conmutacin 12V27V DC o AC
Precisin de conmutacin 0.1 mm
Potencia mxima de interrupcin 40W
Max. Corriente de ruptura 2AFrecuencia max. de conmutacin 500Hz
Tiempo de conmutacin 2ms
Conductancia 0.1
Vida til del contacto 5.106 ciclos
Clase de Proteccin IP 66
Temperatura de funcionamiento -20C 60C
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APLICACIN DE LOS SENSORES DEPROXIMIDAD MAGNTICOS REED
La aplicacin mas ampliamente conocida y utilizada:
DETECTORES DE POSICION
Con el uso de estos sensores pueden solventarse muchos
otros problemas de deteccin si al objeto a detectar se leaplica un imn, por ejemplo:
Medicin de la velocidad de rotacin de piezas decualquier material.
Deteccin selectiva de piezas individuales de seriessimilares.
Sistemas de codificacin por desplazamientoincremental
Dispositivos de conteo, interruptores de puertas, etc.
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APLICACIN DE LOS SENSORES DEPROXIMIDAD MAGNTICOS REED
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SENSORES DE PROXIMIDAD MAGNTICOS
Sensor de Proximidad Magntico-inductivoSon muy similares a los sensores de proximidad inductivos,solamente reaccionan ante campos magnticos y no antecualquier objeto metlico.
Sensores de proximidad magnetorresistivosLas cintas resistentes (por ejemplo Bismuto) cambian su resistencia elctrica encampos magnticos. La magnetorresistencia, puede utilizarse para varios tipos desensores
Sensores de proximidad de efecto HallSi un semiconductor se expone a un campo magntico, se creauna tensin perpendicular a la direccin de la corriente, es decirel efecto Hall.Sensores de proximidad Wiegand
Consisten en un hilo hecho de una aleacin ferromagntica de vanadio, cobalto yhierro. La direccin de la magnetizacin de este hilo cambia espontneamentecuando un campo magntico que se acerque excede cierto valor.
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Estos sensores consisten en un ncleo defierro y carbn arreglados de forma quegeneran una alta frecuenciaelectromagntica en la cabeza del sensor.
Objeto a
Sensar
Sensor
Oscilador
Detector
Salida
Existen dos tipos de sensores deproximidad inductivos: Los sensores con aislamiento (shielded). Los sensores sin aislamiento (unshielded).
Sensor Inductivo de Proximidad
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1 2 3
Objeto a sensar
Sensor
Salida del
circuito
oscilador
Salida del
circuito detector
de ondas
Circuito de salida
Apagado Apagado
Encendido
Sensor Inductivo de Proximidad
Un objeto metlico que entra alcampo electromagnticocausa que se generencorrientes de Eddy, las cuales
a su vez provocan prdidas deenerga. A medida que laenerga disminuye, la amplitudde la oscilacin se debilita porlo que los circuitos dedeteccin del sensor operan yaccionan la salida cuando la
amplitud llega al nivel deumbral.
Cuando el objeto se aleja, laamplitud de oscilacin seincrementa, y el sensorrecobra su oscilacin normal
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Sensor Inductivo de Proximidad
Sensores sin aislamiento
Estos sensores ofrecengrandes distancias desensado porque no tienenuna placa protectora aislanteque reduzca el rea de flujomagntico.
Para prevenir sealescausadas por un metalcercano, el sensor debe deestar montado a unadistancia del metal mayor que
la del objeto a sensar. Estopermitir que el sensor nosea afectado por el metal delmontaje.
Sensores con aislamientoLos sensores con aislamiento estncubiertos por una capa aislante alrededor delncleo de fierro. Esto limita el campoelectromagntico a slo el frente de lacabeza del sensor, eliminando la influencia
que pudiera tener cualquier metal cercano.Esto permite que el sensor pueda sermontado en una base metlica.
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Sensor Inductivo de Proximidad
Factores de correccin del objetivo
Para determinar la distancia de deteccin para otros materialesdiferentes al acero templado se utilizan factores de correccin. Lacomposicin del objeto a detectar influye en gran medida en la
distancia de deteccin de los sensores de proximidad inductivos.Si se utiliza un objeto construido a base de alguno de losmateriales que a continuacin se listan, multiplique la distancianominal de deteccin por el factor de correccin listado paradeterminar la distancia nominal de deteccin real de dicho objeto.
Tenga en cuenta que los sensores especficos de materiales
frricos no detectarn hojalata (zinc + cobre), aluminio o cobre,mientras que los sensores especficos de materiales no frricosno detectarn acero ni aleaciones frricas inoxidables.
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Sensor Inductivo de Proximidad
Factores de correccin del objetivo
Los factores de correccin de la
citada lista pueden utilizarse comogua general.
Los materiales comunes y su factorde correccin especfico aparecenlistados en cada pgina deespecificacin del producto
Rango de Deteccin = (Rango de sensibilidad nominal) x (Factor decorreccin)
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Sensor Inductivo de Proximidad
El tamao y aspecto de los objetos adetectar tambin puede afectar a ladistancia de deteccin.
Los objetos planos son ms deseables
Las formas redondeadas pueden reducir ladistancia de deteccin
Los materiales no frricos reducen por logeneral la distancia de deteccin en el
caso de sensores para cuerpos metlicosen general
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Sensor Inductivo de Proximidad
Los objetos mayores que la superficie dedeteccin pueden incrementar la distanciade deteccin
Los cuerpos laminares puedenincrementar la distancia de deteccin
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Sensor Inductivo de Proximidad
Frecuencia de conmutacin
Es la velocidad mxima a la que elsensor escapaz de entregar pulsosdiscretos individuales segn el objeto
entra y sale del campo de deteccin.Este valor depende siempre del tamaodel objeto, de la distancia de ste a lacara de deteccin, de su velocidad ydel tipo de interruptor. Este valor indicael mximo nmero de operaciones deconmutacin por segundo.
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Sensor Inductivo de Proximidad
Espaciado entre sensores noblindados (no montables alras) y prximos a superficiesmetlicas
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SENSORESDatos Tcnicos de un Sensor Inductivo de Proximidad
Material de objeto Metales
Tensin de Funcionamiento 10v30v
Distancia de Conmutacin 0.810mm mx. 250mm
Intensidad mxima 75mA 400mA
Temperatura de Funcionamiento -25C +70C
Vibracin 1050Hz 1mm amplitud
Sensibilidad a la suciedad Insensible
Vida til muy larga
Frecuencia de conmutacin 105000Hz mx. 20kHz
Clase de proteccin hasta IP 67
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SENSORESSensor Inductivo de Proximidad
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SENSORESAplicaciones de un Sensor Inductivo de Proximidad
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SENSORESAplicaciones de un Sensor Inductivo de Proximidad
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SENSORESAplicaciones de un Sensor Inductivo de Proximidad
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SENSORESAplicaciones de un Sensor Inductivo de Proximidad
Deteccin de un rbol de levas
Medicin de la velocidad y sentidode rotacin
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SENSORESSensor Capacitivo de Proximidad
Sensores capacitivos de proximidad
Consisten en un electrodo sensador, localizado en lacabeza del sensor, y de un circuito oscilatorio. Elestado de oscilacin cambia cuando el valor de
capacitancia, entre el electrodo y el objeto sensadocambia.
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http://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdfhttp://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdfhttp://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdfhttp://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdfhttp://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdfhttp://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdfhttp://www.balluff.com/ShortForm/Capacitives.pdf -
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SENSORESSensor Capacitivo de Proximidad
El cambio en la capacitancia est relacionado con la constantedielctrica del objeto o sensor, y la distancia entre el objeto y elelectrodo de sensado, como se muestra en la Figura.Los sensores capacitivos pueden detectar lquidos, polvos omateriales slidos si la constante dielctrica de los mismos es igual
o mayor a un valor establecido por el fabricante, para el caso de lossensores capacitivos OMRON el valor de la constante dielctricaestablecido es 1.2.
A+
B -
Capacitor
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SENSORESSensor Capacitivo de Proximidad
Los sensores capacitivos no son afectados por el color o condicionesde superficie del objeto a sensar. Pero si pueden ser afectados si laconstante dielctrica del ambiente es mayor a la del objeto.En la Figura se observa la vista frontal y los bloques funcionales deun sensor capacitivo
SalidaDetectorOscilador
C
C
B
A
B
A y B = Electrodos del sensor
C = Electrodos de compensacin.
Vista Frontal
ABC
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SENSORESSensor Capacitivo de Proximidad
La sensibilidad o distancia de deteccin de la mayora de lossensores Capacitivos pueden ajustarse por medio de un
potencimetro. De esta manera es posible eliminar ladeteccin de ciertos medios. Por ejemplo, es posibledeterminar el nivel de un liquido a travs de la pared de
vidrio de su recipiente.Grueso del Material Distancia de conmutacin
1.5mm ------
3.0mm 0,2mm
4,5mm 1,0mm
6,0mm 2,0mm
7,5mm 2,3mm
9,0mm 2,5mm
10,5mm 2,5mm
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SENSORESDatos Tcnicos de un Sensor Capacitivo de Proximidad
Material de objeto Todos los materiales conconstante dielectrica >1
Tensin de Funcionamiento 10V30V DC o 20..250V CA
Distancia de Conmutacin 520mm max 60mmIntensidad mxima 500mA DC
Temperatura de Funcionamiento -25C +70C
Sensibilidad a la suciedad Sensible
Vida til muy largaFrecuencia de conmutacin hasta 300Hz
Clase de proteccin hasta IP 67
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SENSORESAplicaciones de un Sensor Capacitivo de Proximidad
Deteccin de SuelasNegras
Deteccin del nivel de llenadoen un deposito de acero
Comprobacin del contenido de
una caja a travs del cartn
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SENSORES
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Los sensores pticos pueden detectarcualquier objeto que interrumpa un rayo de luz,o que reflejen la luz. Hay diversas formas, omtodos de deteccin, en las cuales la fuentede luz y el fotorreceptor pueden detectar
objetos.
Las caractersticas del objeto a ser detectadodeterminan el mtodo de deteccin quefuncionar mejor.
Es importante saber con anticipacin, si losobjetos son opacos, translcidos o claros, sison reflexivos o no reflexivos, o bien si losobjetos estn en la misma posicin o estnposicionados al azar cada vez que pasan por elsensor.
SENSORESSensor ptico de Proximidad
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SENSORESSensor ptico de Proximidad
Los sensores pticos emiten luz, usualmente mediante un LED (LightEmitting Diode) y reconocen el rayo de luz a travs de un fotodiodo uotro componente sensible a la luz.
Los LEDs de espectro visible rojo,
azul y amarillo tambin se utilizan enaplicaciones especiales donde hande detectarse colores especficos ocontrastes de color determinados.
Los indicadores LED soncomponentes resistentes yconfiables. Son capaces de trabajar
en un amplio margen de temperaturason muy resistentes a los impactos yvibraciones.
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SENSORESVariantes de los Sensores pticos de Proximidad
Sensorespticos
de Proximidad
Sensoresde Barrera
Sensores deretrorreflexin
Sensores deReflexinDirecta
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Sensor ptico de barrera.La configuracin de este sensor se muestra en la Figura, stetiene la fuente de luz en una locacin y el receptor en otra,donde ambos tienen que ser puestos de frente con unaalineacin no exacta pero si considerablemente buena. Elobjeto a ser detectado pasa entre el emisor de luz y el
receptor, interrumpiendo el rayo.
Emisor Receptor
SENSORESSensor ptico de Barrera
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SENSORESCaractersticas de un Sensor ptico de Barrera
Ventajas:Incremento de la fiabilidad debido a la presencia permanente deluz durante el estado de reposo
Amplio alcance
Pueden detectarse pequeos objetos incluso a largas distancias
Adecuado para ambientes agresivos
Los objetos pueden ser reflectantes, especulares o traslucidos
Buena precisin de posicionado
Desventajas:
Dos elementos separados forman el sensor (emisor y receptor),con lo que se requieren conexiones independientes.
No pueden utilizarse para objetos completamente transparentes.
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Material de objeto Cualquiera. Dificultad conobjetos muy transparentes
Tensin de Funcionamiento 10v30v DC o 20..250V CA
Alcance mx. 1m hasta 100mIntensidad mxima mx. 100500mA DC
Temperatura de Funcionamiento 0C60C o -25C80C
Sensibilidad a la suciedad Sensible
Vida til muy larga (aprox.. 100 000h)Frecuencia de conmutacin de20 a 10000Hz
Clase de proteccin hasta IP 67
SENSORESCaractersticas Tcnicas de un Sensor ptico de Barrera
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Ejemplo de Aplicacin
SENSORESAplicaciones de los Sensores pticos de Barrera
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Sensor ptico de reflexin directa (reflexin en un reflector)Estos sensores tienen la fuente de luz y el receptor en la misma locacinpero requieren de un reflector de luz alineado con el sensor. El objeto aser detectado interrumpe el rayo entre el sensor y el reflector de luz, y deesta manera es detectado.Para efectos de instalacin, los sensores retro reflexivos requierenmenos cableado y son ms fciles de alinear. Para accionar la salidacuando un objeto est presente se debe poner el sensor en el modoDARK ON, de caso contrario en LIGHT ON.
Emisor yReceptor
Reflector
SENSORESSensor ptico retro reflexivo
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SENSORICA
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Sensor ptico de reflexin difusa (reflexin en el objeto)Este tipo de sensor reflectivo tiene la fuente de luz y el receptoren la misma locacin, pero no necesita de un reflector de luz.El objeto es detectado cuando se refleja la luz del emisor en lasuperficie del objeto y sta se regresa hacia el receptor debido
a la reflexin en el objeto.
Emisor yReceptor Objeto aDetectar
SENSORESSensor ptico retro reflexivo
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S SO C
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SENSORESCaractersticas de los Sensores pticos Retro Reflexivos
Ventajas:Mejor fiabilidad dado que hay luz permanente durante el estadode reposo.
Instalacin y ajustes sencillos
El objeto a detectar puede ser reflectante, especular otransparente, siempre que absorba un porcentaje suficientementeelevado de luz
En muchos casos, cubren un rango mayor en comparacin conlos sensores de reflexin directa
Desventajas:
Los objetos transparentes, muy claros o brillantes pueden pasarinadvertidos al sensor.
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SENSORESAplicacin de Sensores pticos Retro Reflexivos
Control de presencia y conteo pormedio de un sensor de
retrorreflexin
Control de un buclecompensador por medio desensores de retrorreflexin
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SENSORESSensores pticos de Reflexin Directa
Tanto el emisor como receptor se encuentranalojados en el mismo cuerpo. La distancia dedeteccin depende de mucho de la reflectividad delobjeto, unos pocos decmetros
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SENSORESCaractersticas Tcnicas Sensores de Reflexin Directa
Material de objeto Cualquiera
Tensin de Funcionamiento 10v30v DC o 20..250V CA
Alcance mx. 50mm hasta 2m
Intensidad mxima 100500mA DCTemperatura de Funcionamiento 0C60C o -25C80C
Sensibilidad a la suciedad Sensible
Vida til larga (aprox.. 10 000h)
Frecuencia de conmutacin de10 a 2000Hz
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SENSORESCaractersticas de los Sensores de Reflexin Directa
Ventajas:Ya que es la propia reflexin del objeto la que activa al sensor,no se requiere un reflector adicional.
El objeto puede ser reflectante, especular o transparente y hastatranslucido mientras refleje un porcentaje suficientementeelevado del rayo de luz que recibe.
Mientras que en el sensor de barrera, los objetos solo puedendetectarse lateralmente, los sensores de reflexin directa
permiten detectar en posicin frontal, es decir, en la direccindel rayo de luz.
Dependiendo del ajuste del sensor de reflexin directa, losobjetos pueden detectarse selectivamente frente a un fondo.
Desventajas:
La respuesta no es completamente lineal, por ello los sensoresde reflexin directa no son tan adecuados como los sensores de
barrera si se necesita una elevada precisin de respuesta lateral.
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SENSORESSensores pticos de Reflexin Directa
Comportamiento de unsensor de reflexin
directa con un objetoespecular
El objeto es Detectado
El objeto no es detectado
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SENSORESSensores pticos de Proximidad con Cables de Fibra ptica
Los sensores de proximidad conadaptadores para fibra ptica seutilizan cuando los dispositivos
convencionales ocupan demasiadoespacio. Otra aplicacin, donde esventajosa la utilizacin de cables defibra ptica, puede ser en reas conriesgo a explosin. Con lautilizacin de cables de fibra ptica,
puede detectarse con precisin laposicin de pequeos objetos.
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SENSORESSensores pticos de Proximidad con Cables de Fibra ptica
Sensores de Reflexindirecta con CFO.
Sensor de Barrera conCFO.
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SENSORESVentajas de los Sensores pticos de Proximidad con CFO
Ventajas de los sensores pticos de proximidad adaptadoscon CFO:
Deteccin de objetos en reas de acceso restringido, porejemplo, a travs de agujeros.
Posibilidad de instalacin a distancia del cuerpo del sensor
Deteccin precisa de pequeos objetosVentajas de los CFO de Polmero:
Mecnicamente mas resistentes que los de fibra de vidrio.
La longitud puede reducirse fcilmente cortando los extremosde los cables con un cuchilla.
Ahorro de costosVentajas de los cables pticos de fibra de vidrio:
Adecuados para elevadas temperaturas
Menor atenuacin ptica en distancias largas as como enrangos cercanos al infrarrojo. Y mayor durabilidad
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SENSORESAplicacin de los Sensores pticos de Proximidad con CFO
Deteccin de pequeos objetos por
medio de un sensor de reflexindirecta con CFO Deteccin de una o dos capas de
tejido por medio de un sensor debarrera con CFO
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SENSORESAplicacin de los Sensores pticos de Proximidad con CFO
Control de Roscas Deteccin de piezas en unsistema transportador
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SENSORESAplicaciones Industriales de Sensores pticos de Proximidad
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SENSORESAplicaciones Industriales de Sensores pticos de Proximidad
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SENSORESAplicaciones Industriales de Sensores pticos de Proximidad
SENSORICA
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SENSORESAplicaciones Industriales de Sensores pticos de Proximidad
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SENSORESSensores Ultrasnicos de Proximidad
Estn basados en la emisin y reflexinde ondas acsticas entre un emisor, unobjeto y un receptor. Normalmente, el
portador de estas ondas snicas es el aire.
Se mide y se evala el tiempo que tardaen desplazarse el sonido.
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SENSORESSensores Ultrasnicos de Proximidad
El transmisor emite ondas snicas en el rangoinaudible a cualquier frecuencia, generalmenteentre 30 y 300kHz. La velocidad esta limitada porla mxima frecuencia de repeticin de pulsos, la
cual, dependiendo del diseo, puede oscilar entre1 Hz y 25Hz.
La principal ventaja reside en el hecho quepueden detectar una amplia gama de
diferentes materiales, la deteccin es de formaindependiente de la forma, color y material,mientras que el material puede ser solid,fluido o en forma de polvo.
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SENSORESCaractersticas de los Sensores Ultrasnicos de Proximidad
Ventajas:Rango relativamente amplio (hasta varios metros)
Deteccin del objeto independiente del color y del material
Deteccin segura de objetos transparentes.
Posibilidad de desvanecimiento gradual del fondo.Posibilidad de aplicaciones al aire libre
Desventajas:
Si se utilizan sensores ultrasnicos para objetos con superficiesinclinadas, el sonido se desva, por ello es importante que lasuperficie del objeto a reflejar este dispuesta perpendicularmente aleje de propagacin del sonido o bien que se utilicen barrerasultrasnicas.
Los sensores de proximidad ultrasnicos reaccionan con relativalentitud.
Son generalmente mas caros que los sensores de proximidad pticos.
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SENSORESCaractersticas Tcnicas de los Sensores Ultrasnicos de Proximidad
Material de objeto Cualquiera excepto materialesabsorbentes del sonido
Tensin de Funcionamiento tpica 24 V DC
Alcance 100mm hasta 1m max 10m
Intensidad mxima 100400mA DC
Temperatura de Funcionamiento 0C70C en parte hasta -10C
Sensibilidad a la suciedad Moderada
Vida til largaFrecuencia Ultrasnica 30kHz300kHz
Frecuencia de conmutacin 1 a 125Hz
Clase de Proteccin IP 65 hasta IP 67
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SENSORESSensores Ultrasnicos de Proximidad
Posicin del Objeto a sensar: de forma similar a lo que sucede con la luz losultrasonidos se desvan en las superficies planas e inclinadas. Los objetos consuperficies lisas y regulares no pueden detectarse si las desviaciones son, porejemplo, mas de 3.. 5 de la perpendicular al sensor de proximidad.
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SENSORESAplicaciones de los Sensores Ultrasnicos de Proximidad
Control de un bucleentre rodillos de
alimentacin
Clasificacinsegn diferentes
alturas
Deteccin degrueso en lotes
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SENSORESSensores de Proximidad Neumticos
Con estos sensores se puede detectar la presencia o ausenciade un objeto por medio de chorros de aire que detectan sincontacto. Cuando se presenta un objeto, se produce un cambioen la presin de la seal.
Ventajas:Funcionamiento seguro en ambientes consuciedad y en ambientes de elevada temperatura.
Pueden utilizarse en ambientes con riesgo deexplosin.
Insensibles a influencias magnticas y ondassnicas.
Fiables incluso en ambientes con brillo intenso ypara deteccin de objetos transparentes a la luz,donde los sensores de proximidad pticos podranno ser adecuados.
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SENSORESTipos de Sensores de Proximidad Neumticos
Sensores de obturacin defuga
Sensores Reflex
Sensores de barrera
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SENSORESAplicacin de Sensores de Proximidad Neumticos
Conteo de piezas deplstico Control de guiado de
cinta
Deteccin deposicin de agujas
Verificacin detapas
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CARACTERSTICAS TECNICAS DE UN SENSORDE POSICION NEUMTICO-MECANICO
Presin de trabajo -0.95+8.00 Bar
Temperatura -10C +60C
Fuerza de Actuacin a 6 bar 6 10N
Punto de ruptura Depende de lapresin, varia unmximo de 0,8mmcon presiones entre
08 bar.
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DATOS TECNICOS DE UN FINALDE CARRERA
(INTERRUPTORES DEPOSICION DE CONTACTO)
Capacidad de ruptura 24V DC, 6A
250V AC, 6APrecisin del punto de conmutacin de 0,01 a 0,1mm
(0,001mm)
Frecuencia de conmutacin Aprox. 60400operaciones/min
Vida til 10 Mill. De ciclos
Clase de Proteccin IP 00 a IP 67
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APLICACIONES DE INTERRUPTORESDE POSICION ELECTROMECANICOS
Vigilancia de una puerta
Interruptor deluces de freno
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CAMPOS DE APLICACION
SENSORICA
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CAMPOS DE APLICACION
SENSORICA
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CAMPOS DE APLICACION
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CAMPOS DE APLICACION
SENSORICA
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CAMPOS DE APLICACION
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CAMPOS DE APLICACION
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Instrumentacin Industrial
Instrumentos de Medicin de :
Temperatura Flujo Nivel Presin
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Instrumentacin Industrial
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Cuando dos filamentos de metalesdiferentes y homogneos son unidos enambos extremos; y uno de los extremos escalentado, existe una corriente continuaque fluye en el circuito termoelectrico.
Es decir hay una conversin de energatrmica a energa elctrica.
Si el circuito original es abiertoen el centro, el voltaje del ladoabierto del circuito (voltaje deSeebeck) es una funcion de latemperatura de la union y la
composicion de los dos metales.
Al conjunto de la unin de estos dos metales se le denominaTERMOPAR.
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Consideraciones Bsicas en lasuniones de un termopar:
Resistencia elevada para no requerirmucha masa, lo que implica altacapacidad calorfica y respuesta
lenta.
Coeficiente de temperatura dbil enla resistividad.
Resistencia a la oxidacin a altastemperaturas.
Linealidad de la respuesta.
Todas las termocuplas comerciales cumplen con estas consideraciones.
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Componentes de Termocupla
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Principales Tipos de Termocuplas
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Los termopares J son verstiles y de bajo coste. Se pueden emplear enatmsferas oxidantes. Se aplican a menudo en hornos de combustinabiertos a la atmsfera.
Los termopares K, en su margen de medida, son mejores que los de tipoE, J y T. Utiles cuando se trata de medir en atmsferas oxidantes.
Los termopares T resisten la corrosin, de modo que se pueden emplearen atmsferas de alta humedad y ambientes oxidantes hasta 750F
Los termopares E son los de mayor sensibilidad y resisten la corrosinpor debajo de 0C y las atmsferas oxidantes.
Los termopares N resisten la oxidacin y ofrecen mejor estabilidad a altas
temperaturas.Los termopares con metales nobles (B, R Y S) tienen muy alta resistenciaa la oxidacin y a la corrosin.
Algunas Aplicaciones
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Las concentraciones de oxgeno en una atmsferareductora (con altas concentraciones de compuestos dehidrgeno como en metano y amoniaco) son menores del1%.
En nuestra atmsfera actual la concentracin de oxigenoes del 21%
Qu es atmsfera reductora y oxidante?
El Hidrgeno, carbn y otros vapores metlicos pueden contaminar a
la termocupla
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
La Tabla muestra la salida en mV correspondiente a distintastemperaturas de la unin de un termopar tipo J referenciado a 0C.
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermocuplas
Tipos de uniones
a) Unin soldada en extremosb) Unin soldada en paraleloc) Hilo Trenzado
d) Termopar expuesto: Respuestarpidae) Termopar encapsulado:
Aislamiento elctrico y ambiental
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaRTD (Resistencia Dependiente de Temperatura)
La resistencia electrica de un material cambia debido acambios de Temperatura.
Los materiales que ofrecen mejores caracteristicas comoRTD son los denominados metales puros (Platino, Niquel).Estos tienen un coeficiente positivo en la relacionresistencia vs. Temperatura. El Platino es el mas popularen aplicaciones industriales.
Un RTD tipico consiste de un filamento de Platino enrolladosobre una mica y con una cubierta protectora. Usualmentela mica y la cubierta son de vidrio o ceramicos.
Termopozo
Inserto Pt100
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Un factor que influye en laexactitud del RTD es la impedanciade la extension de los cables. Paraevitar este problema se usa unaconfiguracion tipo PuenteWheatstone. La salida del voltajees una indicacion indirecta de la
resistencia del RTD.
El defecto de la impedancia delos cables es minimizada con laconfiguracion puente de 3 hilos.
Rg
R3
Vs/2Vo
Rg=R3[(Vs-2Vo)/(Vs+2Vo)] - Rl[(4Vo)/(Vs+2Vo)]
Rl: Resistencia de cable
Instrumentos de Medicin de TemperaturaRTD (Resistencia Dependiente de Temperatura)
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El Pt100 es el RTD de platino de mayor aceptacionindustrial. Presenta una resistencia de 100 Ohmios auna temperatura de 0C. Tambien existen Pt talescomo:
Pt50: 50 Ohmios a 0C.
Pt500: 500 Ohmios a 0C. Pt1000: 1000 Ohmios a 0C.
La ecuacion para calcular el valor de Resistencia delPt100 es:
R(OHM) = 100(1 + 0.00385(T))
El Rango de operacin del Pt100 es de -200 a 600C.
Instrumentos de Medicin de TemperaturaRTD (Resistencia Dependiente de Temperatura)
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Los Termistores se basan en cambios en la resistencia enun semiconductor ceramico. La resistencia disminuye demanera no lineal ante aumentos de temperatura. Sondiseados segn su resistencia a 25C (2252 Ohmios).
Generalmente, el rango de operacin es de -40 a 150C.Sin embargo, la exactitud en este rango es muy elevada.
Instrumentos de Medicin de TemperaturaTermistores (RTD)
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Instrumentos de Medicin de TemperaturaResumen
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Instrumentacin Industrial
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Instrumentos de Medicin de FlujoGenerales
En la mayoria de instrumentos de medicion de flujo, el valor deflujo es determinado inferencialmente midiendo la velocidaddel liquido. La velocidad depende de la Presin diferencial quepermite al liquido fluir dentro de una tuberia.
La relacion basica para calcular el valor de flujo es:
Q = V x AQ : Flujo de liquido a traves de la tuberia.
V : Promedio de velocidad del fluido.
A : Area seccional de la tuberia.
Otros factores que influyen en la medicion son la viscosidad,
densidad y la friccion del liquido.
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La caida de presion a traves del medidores proporcional al cuadrado del flujo. Elflujo se obtiene midiendo la presiondiferencial y extrayendo la raiz cuadrada.
Los medidores de presion diferencial
tienen un elemento primario y unosecundario. El elemento primario causaun cambio en la energia cinetica que creala presion diferencial en la tuberia. Esteelemento primaro debe fijarse a la tuberiateniendo en cuenta el tamao de latuberia, condiciones de flujo y
propiedades del liquido. El elementosecundario mide la presion diferencial yprovee la seal de salida.
Los medidores de presion diferencial sonlos mas populares en medicion de flujo.
Instrumentos de Medicin de FlujoPresion Diferencial
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PLACA ORIFICIO. El elemento primario es una pieza metalica con una
perforacion que origina la presion diferencial. La placaes instalada transversalmente en una tuberia.
La presion a cada lado de la placa es medida con tabs.
Es un medidor de bajo costo para fluidos limpios y/ocon pocos solidos en suspension.
TUBO VENTURI.
Es esencialmente una seccion de tuberia con unaentrada conica, una restriccion y salida conica. Cuandoel liquido pasa a traves de la restriccion, su velocidad
se incrementa, generando la presion diferencial. Tienen la ventaja de medir grandes volumenes de flujo
con bajas caidas de presion.
Pueden usarse inclusive con liquidos con elevadoscontenidos de solidos.
Instrumentos de Medicin de FlujoPresion Diferencial
SENSORICA
I t t d M di i d Fl j
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La operacin de este instrumento consiste tomar volumenesfijos de liquido y contar la cantidad de veces que se realiza laoperacin.
Es especialmente util para la medicion de liquidos viscosos
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidosr de Desplazamiento Positivo
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I t t d M di i d Fl j
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Estos instrumentos operan linealmente con respecto alvolumen del flujo de liquido a traves de la tuberia. No existeuna relacion cuadratica como en los medidores de presiondiferencial y su exactitud es mayor.
La mayoria de instrumentos de este tipo se deben insertardirectamente en la tuberia.
MEDIDOR TURBINA
Consta de un rotor con aletas acoplada a la tuberia.Cuando el liquido fluye imprime movimiento a las aletas auna velocidad proporcional a la del fluido. Un contador depulsos adaptado a una de las aletas o un tacometropermite determinar el volumen del producto.
El instrumento es especialmente util para liquidos noviscosos
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidores de Velocidad
SENSORICA
I t t d M di i d Fl j
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Instrumentos de Medicin de FlujoMedidores de Velocidad
SENSORICA
I t t d M di i d Fl j
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MEDIDOR TIPO VORTEX
Se basa en el fenomeno natural que sucedecuando el liquido fluye a traves de un obstaculo:se forman vrtices en la zona posterior alobstaculo. La frecuencia de los vrtices esdirectamente proporcional a la velocidad del
liquido que fluye a traves del medidor.F = St x V
dF = Frecuencia de ondas
de vrtices.
V = Velocidad del fluidoSt= Factor de Strouhald = Altura frontal de la
obstruccin
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor tipo Vortex
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I t t d M di i d Fl j
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El medidor Vortex se inserta directamente sobre la tuberia. Elmedidor no tiene partes mviles y no requiere mantenimiento.
Su uso mas frecuente es para liquidos de baja viscosidad. Nose recomienda su uso para productos muy viscosos. Tambiense pueden usar para medicion de gases, liquidos y vapores.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor tipo Vortex
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I t t d M di i d Fl j
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Sensrica
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Inlet - Outlet Sections
Para una medicin exacta serequiere que el fluido no seaafectado por disturbios. Estose puede asegurarconsiderando lo siguiente:
Inlet sections: min. 10 x DN
Outlet sections: min. 5 x DN
Donde existan reducciones,vlvulas, codos, etc. Serequiere considerar mayoreslongitudes.
Se recomienda no instalarvlvulas despues del medidorde flujo.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor tipo Vortex
SENSORICA
Instr mentos de Medicin de Fl jo
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Montaje
El sensor puede ser montado encualquier posicin, aunque paratemperaturas elevadas o muy bajasse sugiere las siguientesposiciones:
Altas temperaturas (Ej. Vapor):
Tuberia horizontal: Segn C o D
Tuberia vertical: Segn A
Bajas temperaturas (Ej.
Cryogenicos):
Tuberia horizontal: Segn B o D
Tuberia vertical: Segn A
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor tipo Vortex
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
MEDIDOR ELECTROMAGNETICO
El principio de operacin se basa en la Ley de InduccionElectromagnetica de Faraday: Cuando un conductor electricose desplaza en un campo magnetico; se induce un voltaje Ue.
Un producto liquido (independiente de su viscosidad,densidad, presion y temperatura) sirve como conductorelectrico. El campo magnetico es creado al energizar lasbobinas del medidor. El voltaje inducido es proporcional a lavelocidad del liquido.
Ue = BxLxV
B = Campo MagnticoV = Velocidad del fluidoL = Espacio entre electrodosUe= Voltaje Inducido
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Electromagntico
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Instrumentos de Medicin de Flujo
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Sensrica
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Ue = BxLxV
B = Campo MagnticoV = Velocidad del fluidoL = Espacio entre electrodosUe= Voltaje Inducido
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Electromagntico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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Sensrica
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MEDIDOR ELECTROMAGNETICO Su aplicacin es para cualquier liquido conductivo. Se le
usa preferentemente en la industria alimenticia (medicionde leche, aceites comestibles, cerveza, agua, yogurt, etc.) yotros como cidos, alcalinos, pastas, pulpas, agua residual,etc. Asimismo, dependiendo del material de recubiertainterna, el principio de medicion tambien es valido paraproductos corrosivos.
Se debe considerar que el medidor siempre debe contenerproducto para evitar daos en el equipo.
La mayora de lquidos con
alcalinidad mayor a 5S/cm,pueden ser medidos
Una conductividad minima de20S/cm se requiere paraagua desmineralizada
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Electromagntico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Montaje en Posicin Vertical
Posicion recomendada cuando elfluido asciende, sin importar sicontiene slidos en suspensin opartculas grasas.
Es la posicin ptima en sistemasde tuberias vacias con deteccinante tal condicin.
Montaje en Posicin Horizontal
El eje de los electrodos debe ser
horizontal, previniendo elaislamiento de electrodos porposible ingreso de "burbujas" deaire.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Electromagntico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
119/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
El sensor debe ser montado acierta distancia de restriccionescomo valvula, derivaciones T,ngulos o codos, etc.
Inlet section:
5 xDNOutlet section: 2 xDN
Ambas observaciones deben serconsideradas para mantenerexactitud.
5 x DN 2 x DN
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Electromagntico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Tuberias ParcialmenteLlenas
Para inclinaciones, se debeadoptar un montaje similar aun sistema de drenado.
Adems considerar la
seguridad de deteccin de"Tubera vaca y vlvula dedrenaje
Instalacin de BombasNo montar el sensor en ellado de succin de lasbombas. Esto evitar bajapresin y previene posiblesdaos al sensor.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Electromagntico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
121/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
MEDIDOR CORIOLIS Permite la medicion directa de la cantidad de producto
(gr./kgr) que fluye a traves de una tuberia. Es particularmenteutil para liquidos cuya viscosidad varia con la velocidad adeterminadas temperaturas y presiones.
El principio de medicin se basaen la generacin de Fuerzas deCoriolis.
Estas fuerzas estan siempre
presentes cuando losmovimientos translacional (linearecta) y rotacional ocurrensimultaneamente
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Basico de Coriolis
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
MEDIDOR CORIOLIS (Tubo U) El sensor consta de un tubo en U que vibra (fuerza
oscilatoria) a una determinada frecuencia (aprox. 80veces/seg.) con desplazamiento constante (menor a 0.1inch.). Cuando el liquido fluye a traves del tubo aplica unafuerza vertical al mismo y cambia el grado de torsion deltubo. Este cambio es directamente proporcional la masadel producto.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Basico de Coriolis
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Otro tipo de sensor usa una oscilacin en vez de unaconstante angular (velocidad w) y dos tubos paralelos de
medicin. Con el producto fluyendo a travs de los tubos,
stos son hechos oscilar en antifase.
La fuerza de Coriolis originada causa un cambio de fase
en la oscilacin del tubo:
(1) Cuando no hay fluido, ambos tubos oscilan en fase
(2) Cuando hay fluido msico, la oscilacin del tubo es
desacelerada en el ingreso y acelerada en la salida (3)
Al aumentar el flujo msico, aumenta la diferencia de
fase A-B.
La oscilacin de los tubos de medicin se mide usando
sensores electrodinmicos al ingreso y salida.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Basico de Coriolis
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
El principio de medicion es independiente a cambios en elfluido como densidad, viscosidad, temperatura, etc.
Su aplicacin principal se encuentra en el sector alimenticiopara medicion de masa y volumen de productos lacteos (lecheevaporada y leche condensada), grasas, aceites, chocolates,mayonesas, etc. Asimismo, en las industrias farmaceuticas yquimicas para medicion de acidos, alcalinos, pinturas, barniz,
etc. Su costo es mayor a los demas medidores mencionados.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Basico de Coriolis
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
A DN 1... 4: Para pequeascantidades de flujo, tubo simple enSS o Alloy C-22
I DN 8...50: Tubo recto de titaniopara medianas cantidades de flujo
M DN 8...80: Dos tubos rectos demedicin (Titanio), para presioneshasta 100 bar.
M DN 8...25: Para presioneselevadas de hasta 350 bar.
F DN 8...80: Dos tubos ligeramente
curvados en SS o Alloy C-22.
La instalacin de los sensorespuede ser horizontal o vertical
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Basico de Coriolis
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Principio de MedicinEl medidor opera por el principio de diferencia de tiempos en laemision y recepcion de ondas:
Una seal acstica (ultrasonido) es transmitida de un sensor aotro (puede ser en la direccin del flujo o en sentido contrario).El tiempo requerido para que la seal llegue al receptor es
medido. La diferencia de tiempo (transcurrido) es directamenteproporcional a la velocidad del fluido
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Ultrasnico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Flujo
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
MontajeEl medidor es montadodirectamente sobre la tuberiaexistente (No requiere insertar enla tuberia). El sistema es ideal paraliquidos puros o con pequeas
cantidades de slidos ensuspension. Ej:
Agua, agua de mar, amoniaco,acetona, alcohol, bencina, ethanol,glicol, kerosene, leche, metanol,etc.
El medidor puede ser montadoverticalmente u horizontalmente.Evitar su instalacin cerca devlvulas, bombas, codos, etc.
Instrumentos de Medicin de FlujoMedidor Ultrasnico
SENSORICA
Instrumentacin Industrial
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Instrumentacin Industrial
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Deteccion Limite.
Permite determinar los niveles maximo y/ominimo en un recipiente. Tienen una salidatipo switch para indicar que el productoalcanz el nivel limite.
Deteccin Continua.
Se genera una seal electrica proporcionalal nivel y puede ser usada para propositosde control o indicacin.
Instrumentos de Medicin de NivelOperaciones Bsicas
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Dos varillas metalicas sobre una membranade metal son fabricadas para oscilarpiezoelctricamente en su frecuencia deresonancia. Los cambios en lascaracteristicas de vibracin (cambio defrecuencia) se presentan cuando las varillasentran en contacto con el material.
Util para deteccion limite en liquidos ysolidos.
Generalmente, no requieren mantenimiento nicalibracin. Pueden ser instalados encualquier direccin.
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelCaracteristicas
Los lquidos a
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Aplicacin en LiquidosEl limit switch vibracional es til entanques de almacenamiento(inclusive con agitador) y tuberiasdonde se exige elevadosestandares de higiene.
Puede ser usado en sistemasdonde otros principios de medicindificilmente funcionan:
Ej. Para pastas, productosadherentes, con turbulencias, conburbujas y con variaciones de
temperatura
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio de Vibracin
Los lquidos amedir deben tenerlas siguientes
caracteristicas:
Temperaturas :
40 C a +150 C
Viscosidad: Hasta
10.000 mm /s(cSt).
Densidad: Mayor a0.5 g/cm
Para lquidoscorrosivos existenmedidores concubierta deHastelloy
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
133/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Principales Ventajas:Libre de Mantenimiento: Operaconfiablemente inclusive enproductos con adherencias.
Econmico: Solucin econmicapara todos los tipos de lquidos y
bajo diversas condiciones deproceso: independiente deturbulencias, propiedades electricas,contenido de slidos o gases,espumas o vibracin del tanque
Exactitud: Fijacin del lmite conexactitud de milimetros sin necesidadde calibracin.
Seguridad de Operacin: Monitoreoelectrnico de las sondas paradeterminar corrosin
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
134/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
135/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
1. Generalmente la conexin esempotrada con la pared deltanque
2. Con lquidos de bajaviscosidad montar el sensor
de modo que el lquidopueda fluir fuera del nozzle(boquilla) y descubrir lassondas
3. Con lquidos de alta
viscosidad usar un nozzle demayor dimetro
4. Sensor en una tubera:Mnimo 2 para lquidos de
baja viscosidad
Montaje:
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Aplicacin en SlidosLimit switch para silos conteniendopolvos o slidos granulados(incluyendo aquellos con muy bajasdensidades)
Aplicaciones Tpicas:
Granos, harinas, leche en polvo,cocoa, azucar, comida paraanimales, detergentes, tizas,cemento, plsticos granulados, etc
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Aplicacin en SlidosA FTM 30 Versin compacta para montaje en cualquierorientacin
B FTM 31 con tubo de extensin mx. 4 m para montajesuperior
C FTM 32 flexible (con soga especial) mx. 20 m para montajesuperior
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Izquierda: Montaje correcto
a) Montaje superior, sondasorientadas verticalmente o con ligerainclinacin.
b) Montaje Lateral: Sonda orientada
angularmente hacia abajo parafacilitar escurrimiento del material
c) Con blindaje: Para proteger contragolpes de monticulos de material(long. aprox. 250 mm, Profundidadaprox. 200 mm)
d) En tolva de descarga. Max. Long.nozzle 60 mm (2.4 in)
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
139/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Derecha: MontajeIncorrecto
e) En zona de llenado dematerial
f) Orientacin incorrectade sonda: la superficieesta expuesta a elevadascargas por el material.Error de operacin poracumulacin de material
g) Nozzle muy largo:
Considerar el ngulo delos monticulos odescarga de la tolva aldeterminar el largo delpunto de instalacin
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
140/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Disposicin con tubos de extensin
Principio de Vibracin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
141/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
La sonda y la pared del tanque (o un electrodo) forman uncapacitor con una muy definida baja capacitancia cuando lasonda esta en el aire. El valor de la capacidad es determinadopor el area de las placas del capacitor (sensor y pared deltanque), la distancia entre ellos y el tipo y caracteristicas delmaterial a ser medido (dielectrico). La capacidad seincrementa a medida que el tanque se llena.
Principio Capacitivo
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
142/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
1. Sonda con tubo sin referencia tierra:o Para lquidos conductivos
o Para lquidos de alta viscosidad
o Para slidos granulados
2. Sonda con tubo a tierrao Para lquidos no conductivos
o Para uso en agitadores
o 3. Sonda con Apantallamiento
o Para nozzle largo
o Para condensacin en el cabezal (bordedel tanque)
o Para adherencias en las paredes deltanque
Principio Capacitivo
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelP i i i C iti
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
143/178
Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
4. Sonda con pantalla completamenteaislada:
o Similar a (3) pero para materialesespecialmente corrosivos
5. Sonda con compensacin deadherencias para deteccin lmite
o Para materiales adherentes de altaconductividad
6. Sonda con ajuste para gases
o Para tanques de gas licuadoo Para prevenir condensacin en la sonda
en tanques con extremas variaciones detemperatura
Principio Capacitivo
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelP i i i Ult i
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Se mide el tiempo transcurrido (de ida yretorno) de un pulso de ultrasonido que serefleja en la superficie y regresa al sensor.
La distancia es determinada por la velocidaddel sonido c y el tiempo t usando la formula:
Principio Ultrasonico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelP i i i Ult i
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
El material a ser medido pueden ser lquidosagresivos (acidos o alcalinos), polvos o slidosgranulados
Puede usarse en canales y represas, tanquesy silos
Es Insensitivo a adherencias e impurezas
Tiene Proteccin ante adherencias de hieloen sensor
Tiene Sensor de temperatura integrado
El principio de medicin es ideal para slidos y lquidos. Ademses independiente de las caracteristicas del producto (densidad,conductividad, etc.)
Se debe evitar el contacto del sensor con el producto.
Temperatura Mxima: 80 C.
Alcance Mximo: 70 mts.
Principio Ultrasonico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelP i i i Ult i
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Requerimientos de la aplicacin
Se tiene condiciones ptimas si:
El lado inferior del sensor esta por debajo deltecho del silo
La zona de deteccion no incluye soportes o
canales de ingreso de materialEl slido tiene una granulometra uniforme
La superficie lquida no est en agitacin yno forma vapores
La operacin es bajo presin atmsferica
normalEl tanque no es llenado durante la medicin
Condiciones adversas reducen el rango demedicin del sensor
Principio Ultrasonico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelP i i i Ult i
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Clculo del rango de medicin segn atenuacin de
onda
Principio Ultrasonico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Ultrasonico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Factores de atenuacin de onda
Principio Ultrasonico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Ultrasonico: Estimacion de limites de Deteccion de ERROR
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Principio Ultrasonico: Estimacion de limites de Deteccion de ERROR
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Ultrasonico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Principio Ultrasonico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio por Microondas: Tipo Switch
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
Se emiten ondas de alta frecuenciadesde un sensor hacia un receptorsituado en el lado opuesto. El material amedir atenua o interrumpe la energiaemitida y hace conmutar un switch
externo. La distancia entre emisor y receptor
puede ser de varios metros y suoperacin no es afectada por suciedad,polvo o vapor.
Las microondas pueden penetrar
tanques con paredes no metlicas.
Principio por Microondas: Tipo Switch
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio por Microondas: Medicin Continua
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing. Darwin Alvarez
La distancia D a lasuperficie del producto esproporcional al tiempo deviaje del pulso demicrondas t:
D =c t/2Donde c es la velocidad depropagacin
Debido a que la distancia Ees conocida, para calcular
L:L=ED
Principio por Microondas: Medicin Continua
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio por Microondas: Medicin Continua
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
153/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
AplicacinEl medidor es un transmisor de nivel no
invasivo para lquidos, pastas y lodos.
Esta diseado para medicin en tanques
de almacenamiento con productos sin
agitacin, as como en pozas o en tuberasby-pass.
Es particularmente til para productos con
baja constante dielctrica. Cambios de
temperatura o vapores no influyen en la
medicin.Su estrecha campana de radiacin permite
una segura instalacin en tanques o
recipientes metlicos y no metlicos, sin
riesgos para el personal.
Principio por Microondas: Medicin Continua
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio por Microondas: Medicin Continua
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
No instalar al centroporque origina doble
eco
Posicin correcta No instalar sobrezona de llenado
Principio por Microondas: Medicin Continua
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio por Microondas: Medicin Continua
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
155/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Alejado de zonade llenado
Nozzle largo:Perjudica la
calidad de la seal
Usar extensin deantena o nozzle
corto
Principio por Microondas: Medicin Continua
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Radiomtrico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Se tiene una fuente de radiacin deisotopos de Co60 (Cobalto) o Cs137(Cesio) y se encarga de emitir un hazde radiacin Gamma. Este esalmacenado en un contenedor con unobturador para impedir el paso del hazsi no es usado.
En el lado opuesto del tanque seinstala un detector que convierte losrayos gamma en impulsos elctricos. Elnmero de impulsos decrece deacuerdo a la atenuacin de la radiacina traves del material medido.
La atenuacin depende de la densidad y coeficiente de absorcin(considerados constantes); asi como de la consistencia del material
Principio Radiomtrico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Radiomtrico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
AplicacinEn medicin de nivel (lmite y continuo) ymedicin de densidad se usan como fuente losisotopos radiactivos gama. El materialradiactivo esta en una capsula doblementesellada
Principio Radiomtrico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Radiomtrico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Es usado con tanques o recipientes con slidoso lquidos inflamables, abrasivos, corrosivos txicos.
Tambien para tanques de acidos, calderos,silos de cemento, ciclones, hornos rotativos,etc
Tambien puede ser aplicado en la industria
alimenticia con las debidas precauciones
Principio Radiomtrico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Radiomtrico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
159/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
1. Deteccin lmite
2. Medicin continua
3. Medicin de interfaces
4. Medicin de densidad
Principio Radiomtrico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Radiomtrico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
1. Deteccin lmite mnimo
2. Deteccin lmite mximo
3. Medicin continua
4. Medicin con dos detectores
Principio Radiomtrico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Hidrosttico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Principio de MedicinEl peso de unacolumna de lquidogenera una presinhidrosttica. Adensidad constante,
esta presin es unafuncin solamente dela altura h de lacolumna de lquido
Principio Hidrosttico
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Hidrosttico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
162/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Medicin en Tanques Presurizados(Presin Diferencial)
Se requiere de dos sensores y untransmisor:
El sensor 1 mide la presin total(hidrosttica y superior en tanque)
El sensor 2 detecta la presin existenteen la parte superior del tanque
Notas:
El diafragma de medicin del sensor 2no debe estar expuesto a turbulenciaso ingreso de producto porque altera la
lecturaLa relacin de presin hidrosttica apresin en parte superior debe sermx. 1:6.
2
p
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Hidrosttico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Compacto:Montaje enpared detanque
Varilla:
Montaje Superior
Adaptador oEncapsulado:
Montaje Superior
p
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Hidrosttico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
p
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de NivelPrincipio Hidrosttico
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Profibus PA
Es un red estandarizaday abierta para conectarsensores y actuadores aun cable de dos hilos quees el bus de datos.
Se puede instalar hasta10 sensores con PA enareas Eex y hasta 32sensores en areas sinEex
p
SENSORICA
Instrumentacin Industrial
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Absoluta
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Sensor MetlicoLa presin del proceso deflecta eldiafragma con un lquido (dereferencia o llenado) transmitiendola presin a un puente deresistencias. La salida de voltaje
del puente es proporcional a lapresin medida
Ventajas:
Para presiones de proceso dehasta 400 bar (6000 psi)
Excelente estabilidad
Resistencia garantizada asobrecargas de hasta 4 veces lapresion nominal (max. 600bar/9000 psi)
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Absoluta
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Sensor CermicoLa presin de proceso actadirectamente sobre el difragmacermico del sensor y lo deflectaa un mximo de 0.025 mm.
Unos electrodos ubicados en elsubstrato de cermica y en eldiafragma miden un cambio encapacitancia proporcional alcambio de presin
Ventajas:
Garantiza resistencia asobrecargas de hasta 40 vecesla presin nominal
Elevada resistencia qumica(comparable a Hastelloy oTantalio)
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Absoluta
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Montaje
El sensor es montado en la
misma forma que un manmetro.
Su posicin depende de la
aplicacin:
Gases: montado superior (over
tapping point)
Lquidos: montaje inferior o al
mismo nivel de tapping point
Vapores: Montaje superior con
extensin (pigtail)
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Absoluta
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Absoluta
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171/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Diferencial
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
172/178
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Ing Darwin Alvarez
Sensor CermicoLa presin del sistema acta en el
diafragma del sensor causando una
deflexin. Este cambio de distancia entre
electrodos (delgados, de oro) causan un
cambio de capacitancia en ambos ladosVentajas
Monitoreo continuo de rotura de diafragma oprdida de fluido (Comparacin continua dela temperatura medida con la calculada apartir de valores de capacitancia)
Elevada resistencia a qumicos
Para uso en vacio debajo de 1 mbarabs
(0.0145 psiabs)
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Diferencial
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
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Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Sensor MetlicoLos diafragmas separados (8) sondeflectados en ambos lados debido a la
presin de un lquido (de llenado),
transmitiendo tal presin a un puente de
resistencias (tecnologa de
semiconductores). La salida de voltajees proporcional a la diferencial de
presin medida
Ventaja
Para procesos con presiones de hasta
420 bar (6090 psi)Excelente estabilidad
Resistencia garantizada a sobrecargas
Diafragma de Hastelloy C comoestandard
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Diferencial
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
174/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Presin Diferencial
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Diferencial para medicion de Flujos
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
175/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Gas:
Montar el sensor sobre el punto de
medicin para que posibles
condensaciones en la lnea de
proceso sean evacuadas
Vapores:Montar el sensor debajo del punto de
medicin.
Montar y llenar las cmaras de
condensado a la misma altura de la
conexin
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Diferencial para medicion de Flujos
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
176/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Lquidos:
Montar el sensor debajo del
punto de medicin tal que la
tubera de presin siempreesta con lquido
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de Presin Diferencial para medicion de Nivel
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
177/178
Sensrica
Ing Darwin Alvarez
Diafragma de sello capilar:Montar el instrumento debajo de la
conexin ms baja
Montar el diafragma con tubo capilar
en el tanque
Tanque cerrado:Montar el instrumento debajo de la
conexin ms baja tal que la tubera de
presin esta siempre con lquido
El lado negativo debe ser conectado sobre
el nivel mximo
SENSORICA
Instrumentos de Medicin de PresionPrincipio de medicion de Presin Diferencial
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7/28/2019 Sensores Automat y Contr
178/178
Gas y Vapor: Lquidos: