Sensores Analogicos

Universidad de Costa Rica

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Eléctrica

IE – 0502 Proyecto Eléctrico

Sensores analógicos utilizados en la

Automatización Industrial

Por:

Pablo Antonio Chaves Campos

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio

Diciembre del 2008

Sensores analógicos utilizados en la

Automatización Industrial

Por:

Pablo Antonio Chaves Campos

Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería

de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de:

BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA

Aprobado por el Tribunal:

_________________________________

Ing. Jorge Blanco Alfaro Profesor Guía

_________________________________ ________________________________

Ing. Rodolfo Espinoza Valverde Ing. Jahaziel Acosta Guevara

Profesor lector Profesor lector

DEDICATORIA

A mis familiares y amigos, en especial a mi padre y madre por su apoyo incondicional en todos estos años.

RECONOCIMIENTOS

A la Universidad de Costa Rica y a su personal docente por guiarme durante todos estos años en mí camino de aprendizaje.

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE FIGURAS ix

ÍNDICE DE TABLAS x

NOMENCLATURA xi

RESUMEN xii

CAPÍTULO 1: Introducción 1

1.1 Objetivos 2

1.1.1 Objetivo general 2

1.1.2 Objetivos específicos 2

1.2 Metodología 3

CAPÍTULO 2: Fundamentos teóricos y clasificación 4

2.1 Fundamentos 4

2.1.1 Léxico de términos empleados en los sensores y/o transductores. 4

2.1.2 Sensor y/o Transductor 8

2.1.3 Transductor analógico 9

2.2 Clasificación y funcionamiento de los sensores 13

2.2.1 Sensores de posición lineal o angular 13

2.2.2 Sensores de Pequeños desplazamientos o deformaciones 15

2.2.3 Sensores de velocidad 17

2.2.4 Sensores de fuerza 18

2.2.5 Sensores de nivel 22

2.2.6 Sensores de presión 23

2.2.7 Sensores de flujo y caudal 25

2.2.8 Sensores de temperatura 27

2.2.8.1 Resistencia Térmica 28

2.2.8.2 Bimetal 30

2.2.8.3 Termopar 33

2.2.9 Sensores de presencia o proximidad 34

2.2.9.1 Detectores de proximidad inductivos 35

2.2.9.2 Detectores de proximidad capacitivos 36

2.2.9.3 Detectores de proximidad ópticos 38

2.2.9.4 Detectores de proximidad ultrasónicos 39

CAPÍTULO 3: Principales características de los sensores 40

3.1 Sensores de posición lineal o angular 40

3.1.1 Características 41

3.1.2 Principales aplicaciones industriales 41

3.2 Transformadores diferenciales (LVDT) 42

3.2.1 Aplicaciones industriales más comunes 42

3.2.2 Principales características 43

3.2.3 Otras características importantes 43

3.2.4 Materiales más comunes utilizados en su fabricación. 44

3.2.5 Marcas más comunes en el mercado. 44

3.2.6 Principales Ventajas 44

3.3 Galgas extensiométricas de resistencia variable 45

3.3.1 Aplicaciones industriales comunes 45

3.3.2 Principales características 46

3.3.3 Materiales más comunes utilizados en su fabricación 46

3.3.4 Marcas más comunes en el mercado. 47

3.4 Dinamo tacométricas 47

3.4.1 Características 47

3.5 Sensores de nivel capacitivos 48

3.5.1 Tipo invasivos 48

3.5.1.1 Características 49

3.5.1.2 Aplicaciones industriales comunes 49

3.5.2 Tipo no-invasivos 50

3.5.2.1 Aplicaciones industriales más comunes 51

3.5.2.2 Características 51

3.5.3 Materiales más comunes utilizados en la fabricación tanto para los no invasivos como para los invasivos. 52

3.5.4 Principales ventajas 52

3.6 Sensores piezoeléctricos para medir presión. 53

3.6.1 Aplicaciones industriales más comunes 53

3.6.2 Características 54

3.6.3 Principales ventajas 54

3.7 Sensores para medir caudal 55

3.7.1 Tubo Venturi 55

3.7.1.1 Características 55

3.7.1.2 Materiales más comunes utilizados en su fabricación 56

3.7.1.3 Principales ventajas 56

3.7.2 Medidor de turbina 57

3.7.2.1 Aplicaciones industriales más comunes 57

3.7.2.2 Características 58

3.7.2.3 Materiales utilizado en su construcción 58

3.7.2.4 Principales ventajas 59

3.7.3 Medidor magnético 59

3.7.3.1 Características 60

3.7.3.2 Principales ventajas y desventajas 61

3.8 Sensores de presencia o proximidad 63

3.8.1 Sensores de presencia inductivos 63

3.8.1.1 Características 63

3.8.1.2 Aplicaciones industriales comunes 63

3.8.1.3 Ventajas y desventajas 64

3.8.2 Sensores de presencia capacitivos 65

3.8.2.1 Características 65

3.8.2.2 Aplicaciones industriales comunes 66

3.8.2.3 Ventajas y desventajas 66

3.8.4 Medidor ultrasónico 67

3.8.4.1 Características 67

3.8.4.2 Aplicaciones industriales comunes 69

3.8.4.3 Ventajas y desventajas 70

3.9 Sensores de temperatura 70

3.9.1 Termopares 70

3.9.1.1 Características de los termopares 71

3.9.1.2 Clasificación de los termopares 72

3.9.1.3 Aplicaciones industriales. 73

3.9.1.4 Principales Ventajas y desventajas 74

3.9.2 Termo resistencias PT100 o RTD 74

3.9.2.1 Características de las PT100 75

3.9.2.2 Aplicaciones industriales más comunes 76

3.9.2.3 Principales Ventajas 76

3.9.3 Termistor 76

3.9.3.1 Resistencias NTC 77

3.9.3.1.1 Características de los NTC 77

3.9.3.2 Resistencias PTC 78

3.9.3.2.1 Características de los PTC 78

CAPÍTULO 4: Conclusiones y recomendaciones 78

BIBLIOGRAFÍA 81

APÉNDICES 84

Apéndice 1 84

Efecto Peltier y el efecto Thompson 84

Apéndice 2 85

Norma IP (Índice de Protección) 85

ANEXOS 89

ANEXO 1 89

Curva de resistencia relativa 89

ANEXO 2 89

Curva de calibración de un sensor 89

...