Sensores Autoresonantes Oct 2014 Febr2015

Instrumentación y Sensores JBucheli 2015

Instrumentación y SensoresSENSORES PIEZOELÉCTRICOSSENSORES AUTORESONANTESSENSORES TIPO VORTICE


Los fenómenos físicos que puedan dar lugar a la obtención de una deformación mecánica son susceptibles de ser medidos mediante el empleo de sensores piezoeléctricos. En efecto, en la actualidad y en número creciente, son comunes las aplicaciones en las que variables tales como la aceleración, fuerza, presión (y variables derivadas como campo acústico o campo ultrasónico se determinan en entornos industriales mediante sensores piezoeléctricos.

SENSOR PIEZOELECTRICO

Símbolo esquemático y modelo electrónico de un sensor piezoeléctrico.

En el efecto Piezo-Eléctrico la energía pasa de eléctrica a mecánica. Fue descubierto en el siglo XIX (circa 1880), por los hermanos Curie. Su principio está basado en la fuerza o presión aplicada a una sustancia compuesta por cristales polarizados (piezo significa presión en griego).


SENSOR PIEZOELECTRICOUn sensor piezoeléctrico (también conocido como zumbador) es un dispositivo que utiliza el efecto piezoeléctrico para medir presión, aceleración, tensión o fuerza; transformando las lecturas en señales eléctricas.

Están formados por dos chapas muy finas de distintos metales, o en ocasiones, de una chapa de metal sobre la que se deposita una capa fina de cerámica o algún tipo de cristal.De este modo, al recibir una presión emiten una corriente eléctrica, que no es tan alta como para notarla en la mano, pero sí es suficiente para generar una señal electrónica útil para algunas aplicaciones.

Esta propiedad es en cierto modo reversible: si se le aplica una corriente eléctrica mínima, el piezoeléctrico vibrará.Por este motivo es que también reciben el nombre de zumbadores.


APLICACIONESDada su capacidad de convertir la deformación mecánica en voltaje eléctrico, y el voltaje eléctrico aplicado en deformación mecánica, los cristales piezoeléctricos encuentran un basto campo de aplicaciones en:

Tiene aplicaciones en campos como la medicina, la industria aeroespacial y la instrumentación nuclear, así como pantallas táctiles de teléfonos celulares. En la industria automovilística, los elementos piezoeléctricos son utilizados para monitorear la combustión durante el desarrollo de motores de combustión interna.OTRAS Transductores de presión* Agujas para los reproductores de discos de vinilo* Micrófonos.* Cristales resonadores para los relojes y en osciladores electrónicos de alta frecuencia.* Generadores de chispas en encendedores


El principio de funcionamiento de los sensores autorresonantes se basa en un fenómeno físico resonante ofrecen una frecuencia de salida que depende de una magnitud de interés que afecta a la frecuencia de oscilación. Todos requieren un frecuencimetro—contador para medir bien la frecuencia o bien el periodo de oscilación- La elección de uno u otro método depende de la resolución deseada y del tiempo disponible para la medida. Las estructuras resonantes basadas en monocristales de silicio se prestan bien a la realización de circuitos integrados.

SENSORES AUTORESONANTES


El principio de operación del medidor de flujo de vórtice tiene como fundamento el fenómeno natural del esparcimiento de vórtice. Cuando un fluido fluye sobre un cuerpo, las capas limitantes del fluido en movimiento más lento se deslizan sobre la superficie del cuerpo. Si éste no es hidrodinámico, es decir, si es escarpado (por ejemplo un cilindro rectangular, circular o triangular), las capas límite a lado y lado del cuerpo no pueden seguir los contornos del mismo y se separan girando en sentidos contrarios, formando una estela de vórtices conocida como la vía de vórtice de Von Karman. Estos vórtices se producen alternativamente en dos hileras que se mueven corriente abajo, paralelas entre sí a una velocidad y separación fijas

SENSOR TIPO VORTICE


CONSTRUCCIÓNLas piezas que componen el sensor de flujo Vortex son:

1.- El shedder bar o barra sensora: es la barra que se encuentra en el centro de la tubería y hace que el flujo se divida para generar una presión diferencial que permita generar una flexión en la barra.

2.- Un elemento que se encuentra fuera de la línea de flujo emite esta deflexión en la barra al sensor piezoeléctrico

3.- El sensor piezoeléctrico es el que se encarga de convertir la fuerza sensada por la flexión de la barra y convertirla en una señal eléctrica.

4.- La señal viaja en forma digital desde el sensor piezoeléctrico hasta la electrónica que se encarga de hacer la conversión al valor correspondiente en flujo y su salida en 4-20 mA.


ACONDICIONAMIENTO

CONVERSIÓN TENSIÓN – FRECUENCIA

Los convertidores Tensión-Frecuencia (V/F) obtienen, a partir de una tensión o corriente de entrada, un tren de pulsos o una señal cuadrada, o ambas, compatibles con los niveles lógicos ordinarios (TTL, en general), cuya frecuencia de repetición es linealmente proporcional a la magnitud analógica de entrada.


VORTEX


El vortex es utilizado en aplicaciones donde se necesite líquidos o gases.

Entre las empresas que donde se utilizan vortex destacan:

.- Químicas

.- Petroquímicas

.- Petroleras

.- Metales y Minería

.- Pulpa y PapelAlimentos y Bebidas

APLICACIONES INDUSTRIALES

Medición de la cantidad de flujo de vapor el calentador principal hacia el evaporador y pasteorizador en una planta de producción de jugos.


TAREA

1.- Una hoja de datos técnicos de cada tipo de sensor2.- Una aplicación práctica de cada tipo de Sensor

Fecha: Sábado 31 de febrero 2014


GRACIAS

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