1. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Y
SANITARIA
CURSO:
INSTRUMENTACION Y CONTROL DE
PROCESOS AMBIENTALES
TEMA:
SENSORES Y TRANSDUCTORES
Dr. PEDRO CORDOVA MENDOZA
ICA-PERU
17/04/2013 17 de Abril del 2013 1

2. Hemos sido
llamados al
concierto de
este mundo
para tocar
de la mejor
manera
posible
nuestro
instrumento
2

3. Función del Sensor/Transductor
Variable:
– temperatura
– presión
– caudal
– nivel
– pH Sensor/
Proceso
– peso transductor
– corriente
– tensión
– radiación
– etc. Señal
eléctrica
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4. Tipos de Sensores
• Activos:
No requieren de alimentación externa (Ejm.
Termocupla)
• Pasivos:
Requieren de una fuente de energía externa
(Ejm. Termoresistencia)
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5. Sensores Activos
Tipo Principio físico Aplicaciones
Termo-eléctrico Fuerza electromotriz producida Temperatura
entre dos metales diferentes
(termocupla)
Piezo-eléctrico F.e.m. producida cuando se Cambios de presión,
aplica fuerza o presión a ciertos aceleración,
cristales vibración, sonido
Foto-voltaico Tensión producida en un Luz, presencia,
elemento semiconductor cuando posición
incide radiación en éste
Electro-dinámico Tensión producida por un Velocidad, flujo,
generador en movimiento posición
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6. Sensores Pasivos
Propiedad Principio físico Aplicaciones
Resistencia Varía con la temperatura Temperatura (RTD, ECT),
(termorresistencia +, termistor –) flujo (MAF)
Varía con la posición del cursor de un Desplazamiento
potenciómetro
Varía con la intensidad de luz (mat. Detección e intensidad de
fotoconductores) luz
Capacitancia Varía con la distancia de las placas de Desplazamiento, presión
un condensador
Depende del dieléctrico entre dos Nivel de líquido
cilindros concéntricos
Inductancia Depende del mov. de una barra de alta Desplazamiento, posición,
permeabilidad fuerza
Diferencia de tensiones de dos bobinas LVDT: desplazamiento,
depende de la posición del núcleo de posición, presión, fuerza
hierro
Memristencia Memoria resistiva (Nuevo….2008) ????„Memristive‟ switches
Nature 464, 873-876 (8 April 2010) enable „stateful‟ logic
operations via material
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7. Características de los Sensores
• Estáticas: • Dinámicas:
– Exactitud (error) – Velocidad (tiempo de
– Precisión respuesta)
– Rango de medición – Estabilidad (medio
(espacio muerto, umbral)
ambiente)
– Resolución
– Sensibilidad – Histéresis (error en
(función de transferencia, medición creciente o
ganancia)
decreciente)
– Repetibilidad
– Alinealidad
– Ruido
S/N = 20 log(Vs/Vn)
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8. Ejm. de sensores
• Temperatura • Flujo
– Termocupla – DP
– Termorresistencias – Ultrasonido
– Termistores – De efecto Doppler
– S. Infrarrojos – De efecto Coriolisis
– S. Estado Sólido – Vórtex
• Presión – Turbinas
– “Strain Gages” • Peso / Fuerza
– S. piezoeléctricos – Celdas de carga
– S. estado sólido • pH
– Electrodos de ión-
selectivo
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9. Termocuplas
I V 10 - 50 mV
Efecto Seebeck: f.e.m. = f(T)
Rangos:
–200 a 2000 °C
Sensibilidad:
10 a 50 µV/°C
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10. Algunos Materiales de Termocuplas
• J: Fe-Constantan (Fe-C)
• K: Cr-Alumel (Cr-Al)
• T: Cu-Constantan (Cu-C)
• Otros: W, Rh, Pt
• Exactitud : 1 - 3%
• Respuesta : Lenta (seg.)
• Linealidad : No muy buena
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11. Curvas de Calibración
Tipo Composición Rango °C Rango °F
µV/°C 80 E
B PtRh6 / PtRh30 700 – 1820 1290 – 3310
E Cromel / Constantan -175 – 1000 -285 – 1830
70
J Fe / Constantan -185 – 1200 -300 – 2190
T
60 J K Cromel / Alumel -175 – 1370 -285 – 2502
R Pt / PtRh13 125 – 1770 255 – 3214
50 S Pt / PtRh10 150 – 1770 300 – 3214
K T Cu / Constantan -170 – 400 -275 – 750
40
N
30
R
20
10 S B
T (°C)
–500 0 500 1000 1500 2000
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12. Termoresistencias (RTD)
• Principio: Film:
– R = f(T) Respuesta rápida
• Materiales: Bajo costo
Alta resistencia
– Pt (más usada)
Alambre:
– W (T altas) Masivo
– Otros: Ni, Cu Más estable en el tiempo
• Pendiente: + (siempre) Autocalentamiento
• Linealidad: Bajo
Valores típicos
– Buena
100, 200
• Forma:
– Alambre enrollado
– Film metálico
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13. RTD
0,0005” diam.
Aislante Cu Pt
Ag
0.010” espesor
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14. Sensores de Fuerza y Presión
• “Strain Gauges”
– Tensión mecánica --> R = f(F)
• Estado Sólido
– Efecto piezoeléctrico (materiales cerámicos)
– Rpta.: Carga eléctrica --> Voltaje
– Alta sensibilidad
– Respuesta rápida
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15. Ejm.: Presostato
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16. Sensores de Caudal
• Presión diferencial (Venturi, placa de orificio, Pitot)
• Ultrasónicos
• Efecto Doppler
• Electromagnéticos
• Turbina
• Resistencia
• Efecto Coriolis
• Vórtex
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17. Sensores de Nivel
Hidrostático Ultrasónico
Magnético
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18. Sensores de Nivel
Hidrostático
Ultrasónico
Magnético
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19. Sensores de Nivel
Ejm.:
Sensor óptico
(digital)
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20. Ejm.: Sensores de Nivel (variedad)
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21. Sensores de Posición y Presencia
Limit switches
(sensores de fin
de carrera)
Sensores inductivos
de proximidad
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22. Tenemos que cuidarlo esta
en nuestras manos!!!!!!!
pcordovam@hotmail.com
Gracias
Cel. 956-041243
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