Laboratorio sensores. El uso de sensores para la medición de variables físicas

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SENSORES DE FLUJO

Guevara Cristian1, Monsalve Erika2, Higuera Juan3, Morales Lina4.

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Resumen - Este artículo presenta la definición, características y aplicaciones de los diferentes tipos de sensores de  flujo que se tienen en el mundo, con el fin de conocerlos y poderlos aplicar en el campo de la ingeniería para seguir avanzando en las nuevas tecnologías que se implementen. Además poder reconocer los tipos de características estáticas y dinámicas vistos durante la teoría de instrumentación y medidas.

Palabras Clave— sensor de fluido, gas, caudal, piston, paleta y elevación.

Abstract— this article presents the definition, characteristics and applications of different types of flow sensors that are in the world, in order to know and be able to apply in the field of engineering to further advance new technologies are implemented. In addition to recognize the types of static and dynamic seen during the theory of instrumentation and measures characteristics

Keywords– fluid sensor , gas flow , piston , vane and elevation.

1. INTRODUCCIÓN

El uso de sensores para la medición de variables físicas es de gran importancia en varios campos de la ingeniería pero en la producción de energía eléctrica estos cumplen un papel fundamental. En nuestro país parte de esta producción está basada en la generación hidroeléctrica en la cual hay presencia de fluidos en movimiento en los cuales se debe tener medida del caudal de fluido por tres razones fundamentales que son el conteo, evaluación y control.

1. Objetivos

General

• Definición de los sensores de flujo y determinar cada uno de sus características fundamentales.

Específicos

• Analizar el funcionamiento de un sensor de flujo partiendo de su configuración interna y conocer los diferentes tipos.
• Examinar las diferencias entre un sensor de flujo de tipo electromagnético con el de ultrasonido.
• Observar y conocer las aplicaciones de los sensores de flujo en los diferentes campos.

1. Marco Referencial

Sensor de flujo

Es un dispositivo capaz de determinar si hay circulación de un fluido o un  gas, generalmente son instalados en líneas de tubería o ductos de ventilación con el objetivo de determinar la existencia o no de un tipo de flujo determinado. Generalmente son de tipo apagado/encendido y se debe tener en cuenta que este tipo de sensor no mide el caudal si no su presencia para realizar la medición de caudal se debe instalar un dispositivo adicional para esta función pero la desventaja que estos tienen es que no miden el caudal. [1]

Tipos de flujo

El flujo es el fluido en movimiento, debido a una diferencia de presiones. Tenemos diferentes tipos de flujo que son:

• Flujos abiertos: Canales abiertos, ríos.

• Flujos cerrados: Tuberías.
• Flujos laminares.
• Flujos turbulentos.

Tipos de sensores de flujo

Existen tres tipos de sensores de flujo que son:

1. Sensor de pistón.

Este tipo de sensor está compuesto por un pistón que varía de posición, por el flujo circulante y que puede volver a su estado inicial por la gravedad o por medio de un resorte, además está compuesto por un imán.

Funcionamiento:

1. El fluido entra en el sensor.
2. El fluido empuja el pistón en dirección contraria al resorte.
3. El pistón se aproxima al reed switch y el iman abre o cierra el contacto.
4. Cuando no hay presencia de flujo, el resorte se encarga de mover al pistón a su posición original.

Se recomienda su implementación para caudales entre 0,5 y 20 LPM (litros por minuto).

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Figura  N° 1 Sensor de flujo tipo pistón.

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Figura N° 2 Estructura del sensor de flujo tipo pistón.

En la figura N° 1 se muestra la composición física del sensor de flujo tipo pistón y en la figura N° 2 se muestra la estructura de este, con cada una de las partes que lo constituyen que con anterioridad fueron nombradas.

1. Sensor de paleta (compuerta).

Se encuentra compuesto por una paleta que se encuentra ubica transversalmente al flujo que se pretende detectar. El flujo empuja la paleta que se encuentra unida a un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor de flujo y apaga o enciende un interruptor en el exterior del sensor. En su implementación es recomendado para más de 20 LPM (litros por minuto).

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Figura N° 3 Sensor de flujo tipo paleta.

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Figura N° 4 Estructura del sensor de flujo tipo paleta

En la figura N° 3 se muestra la composición física del sensor de flujo tipo paleta y en la figura N° 4 se muestra la estructura de este.

1. Sensor de elevación.

Este tipo de sensor es de uso general y muy confiable por sus características que lo hacen ajustable para cualquier caudal. Se encuentra compuesto por un tapón que corta el flujo, en el centro del tapón se encuentra un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor, la funcionalidad de este eje es activar el interruptor que se encuentra ubicado en el exterior.

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Figura N° 5 Sensor de flujo tipo elevación.

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Figura N° 6 Estructura del sensor de flujo tipo elevación.

En la figura N° 5 se puede observar la composición física del sensor de flujo tipo elevación y en la figura N° 6 los componentes internos de este.

Selección de sensor de flujo.

A la hora de la elección de nuestro sensor de flujo se deben de tener en cuenta los siguientes parámetros:

• Caudal de disparo: Depende de las presiones que se manejen.
• Perdidas de presión: Estas se presentan cuando se antepone un objeto al fluido en movimiento.
• Impurezas en los fluidos: Estas pueden causar daño en el funcionamiento de nuestro sensor.
• Tipo de fluido: Se debe tener en cuenta la temperatura, densidad, presión etc. [1]

Sensores de caudal

Los sensores de caudal tienen la finalidad de tomar la velocidad del flujo de aire o líquidos en diferentes medios y en diferentes formas de aplicación. Estos usan diferentes principios de medición como lo son en contacto directo y sin contacto con el fluido.

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