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Sensores Primarios
Un sensor primario es un dispositivo que permite obtener una señal transducible a partir de la magnitud física a medir.
Las magnitudes de entrada y de salida son de tipo no eléctrico.
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Sensores Bimetálicos
Un bimetal es una pieza formada por dos láminas de metales con diferente coeficiente de dilatación térmica (a) unidos firmemente.
Cuando se produce un cambio de temperatura, un metal se dilata más que el otro y el bimetal se curva. La curvatura es función del incremento de temperatura.
Estos elementos se utilizan ampliamente en todo tipo de sistemas de medida y control en los que interviene la temperatura.
Generalmente los bimetalitos comerciales poseen un espesor entre 10 µm y 3 mm, para obtener una alta sensibilidad. La temperatura a los cuales son sometidos estos sensores van desde -75ºC a 540ºC. sus formas varían de voladizo, espiran, hélice, etc. Son muy empleados como elementos de control on-off, cortando un flujo de corriente que pasa a través de ellos.
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Sensores Bimetálicos
Si se denomina e al espesor total de la pieza, y aA, aB a los coe?cientes de dilatación lineal; el radio de curvatura cuando se pasa de una temperatura T1 a otra T2 esta expresado por:
donde tenemos una variación inversamente proporcional a la diferencia de temperaturas.
Si los materiales que componen el sensor son de módulos elásticos y espesores similares (m=1, n=1), la expresión se reduce a:
Pueden usarse solos o combinados con un sensor de posición.
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Sensores de Presión
La medida de presiones en líquidos o gases es una de las necesidades más frecuentes, particularmente en el control de procesos.
Manómetros de columna o U: Se compara P con Pref , la diferencia de alturas h entre los dos niveles viene dado por la fórmula donde ? es la densidad del líquido y g es la aceleración de la gravedad.
Medida directamente proporcional a la diferencia de presiones.
Puede emplearse inspección directa o un sensor de nivel.
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Tubos Bourdon
El tubo Bourdon (desarrollado por Eugene Bourdon en 1849) consiste en un tubo metálico de sección transversal no circular, obtenido a base de aplanar un tubo de sección circular, que tiende a recuperar dicha forma cuando se aplica una diferencia de presión entre el interior y el exterior.
Si se cierra el tubo por un extremo y se empotra rígidamente el otro, esta tendencia a recuperar la sección circular provoca un desplazamiento del extremo libre.
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Diafragma
Placa circular ?exible empotrada que se deforma cuando existe una diferencia de presiones. La medida se obtiene como el desplazamiento que sufre el punto central de la membrana.
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Sensores de flujo y caudal
Flujo: Movimiento de un ?uido por un canal o conducto abierto o cerrado.
Caudal: Cantidad de material, en peso o volumen, que ?uye por unidad de tiempo.
Flujo viscoso o laminar: Fluido a lo largo de un conducto recto con paredes lisas y sección transversal uniforme.
Flujo turbulento: Aparecen remolinos o torbellinos.
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Sensores de flujo y caudal
Teorema de Bernouilli: Permite obtener la presión de un ?uido en función de la velocidad del mismo relacionando la presión estática con la dinámica según
siendo
p presión estática ? densidad del ?uido g aceleración de la gravedad z altura geométrica respecto a un nivel de referencia v velocidad del ?uido en el punto considerado ?v2/2 presión dinámica
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Sensores de flujo y caudal
Tubo de Pitot: En el caso de un canal abierto el líquido entra en el tubo y sube hasta que se alcanza el equilibrio.
Delante del tubo se produce un estancamiento ? velocidad cero
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Sensores de flujo y caudal
En una conducción cerrada es necesario conocer la presión estática, no debida al movimiento, y la presión total pt mediante un tubo de Pitot.
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Sensores de flujo y caudal
En un conducto de área A1 se estrecha la sección a una de área A2 (garganta) ? Tubo de Venturi
Como el caudal se debe conservar se tiene que,
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Sensores de flujo y caudal
Los caudalímetros de obstrucción son los más utilizados. Su funcionamiento se basa en la inserción de un elemento en el canal que provoca una restricción de flujo de área fija o variable. En dicho elemento se produce una caída de presión o una variación del área, respectivamente, que es función del caudal.
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