(00)sensores funcionamiento

http://zeusbcn.iespana.es - 1 -
SENSORES
1.- SENSORES DE PRESIÓN
ELEMENTOS ELÁSTICOS QUE SE DEFORMAN
- Diaframa
o Es una placa flexible de goma o metal
o Suelen utilizarse para presiones pequeñas
o Su principio de funcionamiento se basa en aplicar presión sobre la membrana y
medir la deformación.
- Fuelle
o Se emplea para pequeñas presiones
o Medimos el estiramiento o encogimiento al aplicar presión al interior del fuelle
- Tubo de Buordon
o Cuando aumenta la presión en el interior del tubo se estira y medimos lo que
se desenrolla el tubo.
ELEMENTOS QUE MIDEN LA DEFORMACIÓN DEL SENSOR
- Transductores resistivos
o Consiste en un potenciómetro que varía de resistencia en función de la
presión.
- Transductores magnéticos
o Consiste en un núcleo móvil que es empujado por el sensor. Al introducir el
núcleo en la bobina aumenta su inductancia y por lo tanto disminuirá su
corriente proporcionalmente a la presión aplicada.
- Transductores LVDT
o Basan su funcionamiento en la variación de la reluctancia de un campo
magnético. Consiste en un núcleo magnético enganchado a un tubo de
bourdon que al aumentar la presión, el tubo se estirará moviendo en núcleo al
interior del circuito magnético de un transformador acoplando en primario con
el secundario. La presión medida será proporcional a la tensión de salida del
secundario.
- Transductores capacitivos
o Se basan en la variación de la capacidad de un condensador al desplazarse
una de sus placas al aplicar presión. La placa móvil es un diafragma situada
entre dos placas fijas consiguiendo dos condensadores.
o Al aplicar la presión se deforma la membrana y se aleja de la placa del
condensador.
o Al colocarlo en diferencial aumentamos la sensibilidad
- Transductores extensiométricos
o La variación de la presión varia la resistencia de la galga.
- Transductores piezoeléctricos
o La presión actúa sobre un diafragma ondulado deformándolo y actuando sobre
el cristal piezoeléctrico.
o Se generará un potencial en función de la presión.

SEMICONDUCTORES
- Son sensores que utilizan un diafragma de silicio de medidas pequeñas en el que se
montan en puente de Weatstone cuatro elementos piezorresistivos. El mismo chip
incluye un elemento para la compensación de la temperatura.
- Tenemos dos tipos de sensores:
o Los que miden presión diferencial
Miden la presión relativa respecto a la atmósfera
o Los que miden la presión absoluta
Miden la presión absoluta respecto a cero bares
- Características
o Bajo coste
o Buen comportamiento
o Buena sensibilidad
2.- SENSORES DE POSICIÓN
2.1.- ANALÓGICOS
2.1.1.- POTENCIÓMETROS
Los potenciómetros están formados por un elemento resistivo, con un contacto móvil
deslizante, de modo que su resistencia variará proporcionalmente al desplazamiento.
Según sea el desplazamiento a medir tenemos dos tipos de potenciómetros, lineales y
angulares.
Según su principio constructivo tendremos tres tipos de potenciómetros:
- Bobinads
- De pista conductiva
- Magneto-resistentes
BOBINADOS
La resistencia está formada por un hilo metálico bobinado sobre un soporte aislante. La
resistencia de salida vendrá dada por el número de espiras entre el cursor y unos de los
extremos del potenciómetro.
Cuanto mayor sea el número de espiras, mayor será su resolución.
DE PISTA CONDUCTIVA
Está formado por un soporte aislante sobre el que se fija una película de carbón y plástico que
forma la resistencia. La resistencia variará dependiendo de la posición del cursor sobre la
película.
Cuanto más fina sea la película mayor resolución tendremos, y por lo tanto los cambios con el
desplazamiento serán mayores.
Características:
- Es barato y sencillo
MAGNETO-RESISTENTES
Esta formado por un elemento de material magneto-resistente cuya resistencia depende del
campo magnético al que esté sometido. La variación de la resistencia oscila entre 100 y 1500
cuando la inducción del campo magnético varía entre 0 y 0.6 Teslas.

La variación del campo magnético es producido por un imán que va unido al elemento móvil
que queremos medir.
Este tipo de potenciómetro tiene la ventaja de que no necesita contacto físico con la
resistencia por lo que no sufre desgaste.
Características generales de los potenciómetros
- Los potenciómetros tienen la ventaja de que no necesitan circuito adicional ya que
pueden entregar la señal directamente al circuito controlador.
- Al conectar el potenciómetro al elemento a medir, estamos añadiendo una carga al
potenciómetro que modifica el comportamiento del sensor haciendo que su respuesta
no sea lineal y dependa de la carga.
Esto es debido a que la carga del elemento a medir queda colocada en paralelo
respecto la resistencia del potenciómetro modificando la impedancia total del circuito y
por tanto la tensión de salida.
- Cuanto mayor sea la resistencia de la carga menos nos afectará.
K = Rcarga / Rnominal
- Factores que afectan al comportamiento ideal:
o Alimentación con corriente alterna afecta a la inductancia y la capacidad del
potenciómetro.
o La temperatura ambiente y el autocalentamiento
o Rozamiento y la inercia del cursor
o Estabilidad de la tensión de alimentación.
o La resistencia no es uniforme en todo el potenciómetro.
o Ruido producido por el contacto del cursor.
2.1.2.- Sensores CAPACITIVOS
La capacidad de un condensador depende del dieléctrico, de la superficie de las chapas y la
distancia entre ellas.
C = ε * S / d ε = Constante dieléctrica del material
S = Superficie común
d = Distancia entre placas
Para medir el desplazamiento debemos hacer que el elemento móvil modifique cualquiera de
las tres magnitudes:
- Variación de la distancia entre placas ( No lineal )
- Variación de la superficie entre placas ( Lineal )
- Variación del dieléctrico
Características
- Son elementos que no cargan al sistema
- No tienen rozamientos y no les afecta la temperatura.
- Son sensibles a interferencias externas debido a las capacidades parásitas
- Tienen impedancias de salida grandes
- Tienen rangos pequeños
- Sensibilidad y resolución elevadas
- Para aumentar las capacidades podemos:
o Colocar varios condensadores en paralelo
- Para aumentar la sensibilidad y linealidad
o Podemos utilizar un montaje diferencial de dos condensadores con una placa
intermedia que los une móvil que dependiendo de su desplazamiento
favorecerá a uno más que a otro aumentando la diferencia entre ellos. Este tipo
de montaje puede ir dentro de un puente de Wheatstone.

2.1.3.- Sensores INDUCTIVOS
El principio de funcionamiento se basa en modificar la inductancia de una bobina (L) o la
inductancia mutua (M) entre dos bobinas en función de un desplazamiento.
- Autoinducción
o La capacidad de crear un campo magnético.
La inductancia de una bobina viene definida por la modificación mágnetica:
- Nº espiras
- Longitud del hilo
- Circuito magnético, que depende
o Material
o Sección de la bobina
Características
- No cargan al sistema
- Tienen elevada sensibilidad y resolución.
- No les afecta la humedad
- Son sensibles a las temperaturas y a los campos magnéticos parásitos.
- Las tensiones de alimentación no deben ser elevadas para no saturar el núcleo
magnético.
CIRCUITOS ACONDICIONADORES PARA SENSORES CAPACITIVOS e INDUCTIVOS
Para obtener la señal eléctrica del sensor capacitivo o inductivo deberemos alimentarlos con
una señal alterna de manera que la señal que entregará también será alterna. Dependiendo del
circuito acondicionador que utilicemos variaremos la reactancia variando la amplitud o la
frecuencia de la señal de salida.
Según la magnitud que modifiquemos (amplitud o frecuencia) deberemos modificar la señal de
salida para entregar una señal útil para trabajar.
Modulación en amplitud
Los cambios de capacidad o inductancia en el sensor se transforman en cambions de amplitud
variable.
Podremos generar la señal modulada en amplitud a partir de la reactancia variable y la señal
de alimentación mediante circuitos operacionales, divisores de tensión o mediante puentes de
Wheatstone.
Modulación en frecuencia
La impedancia cambia la frecuencia de la señal alterna
2.1.4.- Sensores LVDT y RVDT (Transformadores diferenciales variables)
Se trata de un elemento en el que se modifica la inductancia mutua entre bobinas variando el
acoplamiento entre ellas.
Tendremos el primario colocado en el centro y dos secundarios colocados uno a cada lado del
primario. En el eje central tenemos un núcleo ferromagnético unido al elemento móvil a medir.
Cuando el núcleo se desplace hacia la izquierda la f.e.m inducida en el 1er secundario será
mayor que la f.e.m inducida en el 2do secundario y viceversa. Esto sucede porque con el
movimiento del núcleo ferromagnético hacemos que un secundario tenga más acoplamiento
con el primario que el otro generando así más f.e.m en un secundario que en otro.
Si conectamos las bobinas del secundario en contrafase, o sea en serie, tendremos que la
tensión final será la diferencia entre las tensiones de los dos secundarios, de esta manera
aumentamos la sensibilidad de salida y conseguimos una salida proporcional al
desplazamiento del núcleo.
Eo = e1 - e2

Por otro lado si conectamos positivo con positivo y negativo con negativo tendremos las
señales en fase.
La tensión eficaz y la de pico serán la misma en un sentido que en otro pero con signos
cambiados. Lo que cambia de ir en un sentido o en otro es el desfase de la señal respecto al
primario, 180º.
Para poder distinguir el sentido de giro necesitaremos un circuito acondicionador que:
- Deberá hacer la demodulación de sincronía a continua
o En fase valor positivo
o En desfase valor negativo
- Deberá tener en cuenta el signo para saber el sentido de la variación
Características
- No tienen producen carga
- Resoluciones grandes 0.1µ
- Son muy sensibles
- Son lineales
- Son elementos muy precisos
- No tienen grandes alcances
2.1.5.- Sensor SYNCRO
Se basan en un funcionamiento similar al de un motor. Están formados de una parte fija,
estator, y una parte móvil, el rotor. Tanto el estator como el rotor contienen devanados, el
estator está formado por tres bobinas separadas entre sí 120º y que actúan como secundario,
mientras que el rotor está formado por una única bobina que actúa como primario y que va
unido a la parte móvil a medir por tanto en función de la posición del rotor variaremos el
acoplamiento entre las bobinas del estator y el rotor variando las f.e.m inducida en cada bobina
del estator.
Características
- Son elementos con baja carga mecánica y permiten trabajar en ambientes agresivos de
temperatura, humedad, choques eléctricos, vibraciones e interferencias.
- Tienen el inconveniente de desgaste de escobillas.
- Tienen precisiones de 5 – 30 minutos.
2.1.6.- Sensor RESOLVER
Su funcionamiento es básicamente idéntico al Syncro con la diferencia de que en el estator en
vez de tener tres bobinas utiliza solamente dos y desfasadas 90º entre ellas.
Características
- Tienen precisiones de 1 – 20 minutos
2.1.7.- Sensores basados en ULTRASONIDOS
Se basan en la emisión de una señal de frecuencia elevada dirigida hacia el objeto a medir
rebotando la señal en dicho objeto y midiendo el tiempo que tarda en volver el eco de la señal
emitida.
La velocidad con la que se propague esta señal no dependerá de la frecuencia si no del medio
por el que se transmita.
Cuando una vibración se propaga por un medio y pasa a otro diferente, parte de esa onda es
absorbida y parte es reflejada. Contra más diferentes sean esos medios mayor será la parte
reflejada.
Para entregar una señal con la que trabajar además de la tensión eléctrica generada por el
receptor al recibir el eco de la señal necesitaremos una unidad de evaluación que mida el
tiempo que ha tardado en recibir la onda y una etapa de salida que genere una señal continua
proporcional al tiempo de retorno de la señal, o sea, proporcional a la distancia del objeto.

Características
- No son elementos invasivos
- Se pueden aplicar en cualquier superficie sólida o líquida, la única restricción es que el
elemento a medir sea capaz de reflejar la señal.
- Las variaciones de temperatura, humedad afectan a la propagación de la onda y por lo
tanto a la exactitud de la medida.
2.2.- DIGITALES
2.2.1.- ENCODERS
Su funcionamiento se basa en la entrega de una señal que consiste en una serie de pulsos
que dependerá del desplazamiento o de la posición del elemento a medir.
Para generar estos pulsos los encoders utilizan un disco si son angulares o una regla en caso
de ser lineales, en los que hay ranuras. Con un cabezal distinguimos las ranuras.
En el caso de los angulares el elemento móvil es el disco que va unido al elemento a medir,
mientras que en los lineales se pueden mover tanto la regla como el cabezal.
Según sea la forma de distinguir los sectores tendremos:
- Encoders magnéticos
- Encoders eléctricos
- Encoders ópticos
Encoders magnéticos
Se basan en un soporte no magnético con una serie de sectores magnetizados. El lector está
formado por dos bobinas, una inductora y otra sobre la que se inducirá tensión en caso de
pasar por un sector magnético, ambas acopladas sobre un núcleo teroidal abierto.
* Se utiliza muy poco
Encoders eléctricos
Tenemos dos tipos de encoders eléctricos:
- Capacitivos
o El cabezal lector detecta los cambios de capacidad que se producen al
desplazarse el disco o la regla.
- De contacto
o El disco está formado por un material conductor con sectores aislantes. Un par
de escobillas hacen contacto en cada lado del disco y cuando ambas pasan
por una zona no aislada circula corriente entre ellas.
En este tipo de encoders tenemos el inconveniente del desgaste de las escobillas además de
ser sensible a vibraciones.
Encoders ópticos
El lector está formado por un emisor y un detector de luz. Podremos tener dos configuraciones,
una con sectores opacos y transparentes o con zonas reflectantes y no reflectantes.
Según sea la señal generada para medir desplazamiento, podremos tener:
- Encoders incrementales
- Encoders absolutos
Incrementales
Disponemos de una hilera de sectores y un lector de manera que el movimiento va generando
una señal de pulsos proporcional al desplazamiento del elemento a medir.
Con este tipo de encoder tenemos el inconveniente de que solo sabemos cuanto se ha
desplazado desde la última posición y no la posición total, además en caso de pérdida de
alimentación u otro fallo perderíamos la posición de referencia y el contaje de pulsos.

Para poder ampliar las funciones de este tipo de encoder añadimos un segundo lector y una
segunda fila pero desplazada respecto la primera ¼ de periodo. Esto nos permite conocer el
sentido de giro del encoder. Cuando vayamos de izquierda a derecha el primer flanco
ascendente será el de la fila 1, mientras que si vamos de derecha a izquierda el primer flaco
ascendente será el de la fila 2.
Además de esta segunda fila se puede añadir una tercera fila con un solo sector que nos
servirá para conocer el punto cero y para realizar el contaje de vuelas.
La resolución viene dada por el número de pulsos por vueltas, los encoders ópticos son los de
mayor resolución.
Absolutos
Se basan en añadir más pistas al disco o regla del encoder y crear un código para cada
posición. Cada posición se identifica por un código binario de tantos bits como pistas
tengamos, por lo tanto el cabezal tendrá tantos lectores como pistas haya.
El número de filas nos dará la resolución del encoder y el número máximo son 11 o 12 filas.
Con los encoders absolutos en caso de pérdida de alimentación no se pierde la información de
la posición.
Con este tipo de encoders se pueden cometer errores cuando el elemento a medir se está
desplazando. Esto puede suceder cuando durante una transición cambia más de 1 bit del
código y debido a la mala alineación de los lectores o según estén marcados los soportes el
lector lea un código de posición erróneo.
Para evitar esto se suelen utilizar códigos continuos o cíclicos como el Código Gray.
Este código consiste en que de posición en posición sólo cambie un bit del código de manera
no se puedan producir errores.
En este tipo de encoders se puede configurar el número de posiciones por vuelta, numero de
vueltas, sentido de giro, codigo de salida, punto cero…
LIMITACIONES
- Diámetro del disco
o Para aumentar la resolución hay que aumentar el número de sectores lo que
hace que aumente el tamaño del disco. Este aumento provoca inerciaa y
mayor sensibilidad a golpes y vibraciones.
o Tamaños habituales 25mm – 175mm
- Velocidad angular de giro(ωmáx)
o Establece la velocidad máxima de giro debido a limitaciones mecánicas.
o Suele estar entre 3000 y 6000 min -¹.
- Frecuencia máxima de la electrónica del encoder(fmáx)
o Es la velocidad máxima de variación de pulsos.
Ejercicio 1
Velocidad = 4000 min -¹ 100000 hz = 100000 pulsos / seg
Fmáx = 100 Khz 100000 * 60 = 6000000 pulsos / min
Resolución = ¿?
N = f / N
6000000 pulsos / min / 4000 vueltas / min
N = 1500 pulsos / vuelta
r = 360 / 2n = 360 / 1500
r = 0.24º

3.- SENSORES DE VELOCIDAD
La velocidad es la derivada del espacio en el tiempo
V = S/t = ΛS/Λt = dS/dt
3.1.- TACÓMETROS LINEALES ELECTROMAGNÉTICOS
Su principio de funcionamiento está basado en dos elementos, una bobina y un imán
permanente. Unimos el imán permanente al elemento a medir, dependiendo de la velocidad a
la que se desplace el imán, el flujo variable al que está sometida la bobina variará a la misma
velocidad que el elemento a medir de manera que se generará una f.e.m proporcional a esta
velocidad. A más velocidad más variación de flujo y más f.e.m.
Todo esto dependerá de:
- Las características constructivas del circuito magnético
- Velocidad del imán
3.2.- TACÓMETROS BASADOS EN EFECTO DOPPLER
Se basan en la emisión de una señal, luminosa (láser), hiperfrecuencia (radar) o sonora
(ultrasonidos) y medir el cambio de frecuencia de la señal reflejada en el elemento móvil con la
señal emitida.
fe – fr = 2 * fe * v / c * cos α fe = frecuencia emitida
fr = frecuencia reflejada
α = ángulo entre el vector de
velocidad y la dirección
de propagación
c = velocidad de propagación de la
radiación
v = velocidad del elemento móvil
que se desea medir
3.3.- TACODINAMO o DINAMO TACOMÉTRICA
Son sensores de velocidad angular los cuales entregan una tensión continua analógica
proporcional a la velocidad angular del objeto que gira, o sea que entregan una tensión
proporcional a la velocidad.
- “Su funcionamiento es similar al de la bicicleta con luz”.
3.4.- TACOALTERNADOR
Su principio de funcionamiento es similar que el de la dinamo con la diferencia que trabaja con
alterna.
Puede crear la señal alterna de dos maneras:
- A partir de un campo magnético constante que gira alrededor de una bobina en la que
se induce una fem.
- Creando un flujo variable a partir de una señal alterna para inducir en una segunda
bobina una fem que dependa de la velocidad del elemento móvil.
3.5.- TACÓMETRO DE IMPULSOS
Elemento rasurado en el que contamos el número de pulsos en una unidad de tiempo.

4.- SENSORES DE ACELERACIÓN
- Aceleración
o Es el cambio de velocidad que experimenta un cuerpo en unidad de tiempo.
A = Λv/ Λt = dv/dt
El acelerómetro se basa en medir los efectos que produce la aceleración/desaceleración del
elemento a medir sobre la masa que unimos a él.
Estos efectos pueden ser de dos tipos:
- Cambio de posición
- Deformación
Tenemos tres maneras de medir aceleración:
- Masa resorte + galgas
- Masa resorte + LVDT
- Masa resorte + cristal piezoeléctrico
Masa resorte + galgas
Las galgas van unidas por un extremo al objeto a medir y miden la deformación de la masa
resorte. Cuando se produce una aceleración la masa se deforma y las galgas miden esa
deformación.
Masa resorte + LVDT
Se basa en un núcleo unido a la carcasa del sensor mediante muelles, el cual transmitirá el
movimiento al vibrar con las aceleraciones.
Masa resorte + cristal piezoeléctrico
La masa móvil del sensor está en contacto con unos discos piezoeléctricos gracias a la a la
presión del muelle. Al producirse aceleraciones, la masa se desplazará y presionará los discos
piezoeléctricos que serán los encargados de medir la fuerza y el cristal piezoeléctrico generará
una tensión de salida proporcional a dicha fuerza.
F = m * a
- Necesitamos saber la velocidad para conocer la aceleración
- A más aceleración más fuerza aplicaremos al elemento que se deforma.
5.- SENSORES DE CAUDAL
- Caudal
o Cantidad de material que fluye por unidad de tiempo
- Energía potencial ( pgh )
o Es la presión debida a la altura a la que se encuentra el fluido respecto a un
punto de referencia.
- Energía cinética ( pv²/2 )
o Es la presión dinámica debida a la velocidad de circulación del fluido.
- Presión estática ( p )
o Es la fuerza que ejerce el fluido sobre la superficie o contra las paredes del
conductor.

En un tipo de conducto como el de la figura por el que pasa un caudal constante medimos la
diferencia de presión entre A y B.
Esta diferencia de presión se debe a que al tener un caudal constante deberá pasar el mismo
caudal en el mismo tiempo por el tramo A que por el B. Para que esto sea posible la velocidad
en el tramo B deberá aumentar para mantener un caudal cte., y para ello la presión deberá
disminuir lo necesario para que la velocidad aumente y sea suficientemente alta como para
entregar un caudal cte.
Esta diferencia de presión entre A y B nos dará el caudal que pasa por la tubería, porque
contra mayor sea el caudal que pase mayor será la diferencia de presiones entre A y B.
Por ejemplo, si tuviésemos un caudal cte. de 4litros/seg. en el punto A, por el punto B también
deberán pasar 4litros/seg. Pero en vez de pasar los 4litros de golpe como en el punto A, pasará
por ejemplo 1litro/0.25seg. con lo que el caudal seguirá siendo cte. ya que habremos
aumentado la velocidad de circulación del fluido por ese tramo.
Caudal volumétrico
Q = v * A Q = Caudal volumétrico
v = velocidad del fluido
A = sección del conducto
5.1.- SENSORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
Este tipo de sensores se basan en medir la diferencia de presiones entre dos puntos diferentes
para conocer el caudal que circula. La diferencia de presiones será proporcional al caudal que
circula por la tubería.
5.1.1.- VENTURI
Este tipo de sensor provoca una contracción gradual en el tubo, en el que podemos distinguir
tres partes: Entrada, garganta y difusor. Esta contracción crea una diferencia de presión entre
la entrada y la garganta pudiendo saber el caudal que pasa por él.
Características
- Tiene un rango de medida 60% superior a los de diafragma
- Precisión de ±0,75%
- Tiene un coste 20 veces superior al de diafragma.
- Coeficiente de descarga 0,95
- Permiten fluidos con porcentaje alto de solidos
5.1.2.- TOBERA
Este tipo de sensor sigue el mismo principio de funcionamiento que el de ventura con la
diferencia de que no provoca un estrechamiento gradual.
Características
- Tiene un rango de medida 60% superior a los de diafragma
- Precisión de ±0,95% a ±1,5%
- Tienen un coste de 8 a 16 veces superior a los de diafragma
- Permiten fluidos con porcentaje pequeño de sólidos

5.1.3.- DIAFRAGMA o PLACA DE ORIFICIOS
Este tipo de sensor se basa en una placa perforada instalada en el interior de la tubería.
Tiene dos tomas de presión una en la parte anterior a la placa y otra en la parte posterior que
captan la presión diferencial que será proporcional al cuadrado del caudal.
Características
- Tiene un rango de medida 60% inferior a los de ventura y tobera
- Precisión de ±1% a ±2%
- Tienen un coste menor a los de ventura y tobera
5.1.4.- TUBO DE PITOT
El tubo de Pitot se basa en medir la diferencia entre la presión total y la presión estática en un
punto de la tubería.
La presión total la medimos en la parte frontal del tubo, en los agujeros laterales del tubo
medimos la presión estática y dinámica.
Contra más caudal circule por la tubería más velocidad tendrá fluido y a más velocidad más
efecto venturi provocaremos en los agujeros laterales del tubo lo que modificará la presión y la
diferencia de presión entre la total y la estática será mayor.
Características
- Tienen precisiones bajas 1,5% a 4%
- Baja pérdida de carga
5.1.5.- TUBO ANNUBAR
Se basa en una sección en forma de diamante que atraviesa verticalmente la tubería donde
medimos presión en la parte delantera y trasera del diamante. El caudal que circule por el tubo
será proporcional a su velocidad y a más velocidad más vacío se creará en la parte trasera
aumentando la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera.
Características
- Mayor precisión que el tubo de Pitot entre 1% y 3%
- Tiene gran durabilidad
- Respuesta lineal a lo largo del tiempo
5.2.- SENSORES DE TURBINA
Los sensores de turbina se basan en colocar una turbina aerodinámica en el interior de la
tubería que gira con el paso del fluido. La velocidad a la que gire será proporcional al caudal
que circula.
Existen dos maneras de obtener la señal eléctrica en función de la velocidad de giro:
- Reluctancia
- Inductivo
Reluctancia
La señal eléctrica se genera por el paso de las palas a través de un campo magnético fijo,
creado por un imán permanente montado en una bobina exterior. Si el caudal es cero el campo
magnético es constante y no se induce ninguna tensión. Si hay caudal, el paso de cada pala
hace variar la reluctancia del circuito magnético produciendo un cambio de flujo que inducirá en
la bobina una corriente alterna proporcional al giro de la turbina.

Inductivo
El rotor lleva incorporado un imán permanente en las aletas y el campo magnético giratorio que
se origina induce una corriente alterna en una bobina captadora exterior.
En ambos casos la frecuencia que genera el rotor de la turbina es proporcional al caudal.
Si un rotor de 6 palas gira a 100 revoluciones por segundo, genera 600 impulsos por segundo.
Para obtener una señal con la que poder trabajar deberemos añadir una etapa acondicionadora
de señal, que transforme la tensión de frecuencia variable en una señal de tensión o corriente
continuo y normalizado.
Características
- Precisión muy elevada ±3%
- Adecuado para fluidos limpios o filtrados.
- Nunca debe vaciarse para que no se dañe.
- Es un sistema barato y relativamente sencillo
- La viscosidad influye en este tipo de instrumentos, a mayor viscosidad menor velocidad
y por tanto no podrá arrastrar igual a la turbina y llegará un momento que un aumento
de caudal no aumente la velocidad y provoque errores.
5.3.- SENSORES BASADOS EN ULTRASONIDOS
Se basan en la emisión de una señal ultrasónica y su evaluación una vez a pasado por la
tubería y el fluido.
Efecto Doppler
Se basa en dos sensores externos a la tubería, un emisor y un receptor. El emisor emite una
señal ultrasónica con una frecuencia determinada, esta señal se refleja en las partículas del
fluido y la recibe el recepto que evalúa el cambio de frecuencia que ha sufrido la señal.
A más caudal, más velocidad y la frecuencia recibida será menor.
Características
- El fluido deberá tener una concentración mínima de partículas en suspensión.
- Estas partículas deberán tener el tamaño mínimo que pida el fabricante.
- Todas las partículas de un mismo fluido no circulan a la misma velocidad y cuanto más
viscoso sea el fluido mayor es la diferencia de velocidad.
Tiempo de tránsito
Este tipo de medidores están formados por dos parejas de emisores y receptores de
ultrasonidos situados en el exterior de la tubería.
Su funcionamiento se basa en medir el tiempo que tarda la señal entre el emisor y el receptor
en el sentido del fluido y en el sentido contrario.
A partir de estas medidas una unidad de evaluación proporciona una señal proporcional a la
diferencia de los dos tiempos.
A más caudal, más velocidad y más diferencia de tiempos.
Características
- Tiene buena precisión
- Aplicación cada vez más extendida
- Más caro que uno de turbina pero parecido al venturi.

5.4.- SENSORES BASADOS EN FUERZAS
Se basan en colocar una placa con una galga enganchada a ella dentro de la tubería de
manera que el fluido ejerza una fuerza sobre ella proporcional al caudal que circule por la
tubería.
Características
- Precisión ±1%
- Rango de 0,3 l/minuto a 40000 l/minuto
5.5.- CAUDALÍMETRO DE VÓRTICES
Se trata de colocar en el interior de la tubería un objeto no aerodinámico. Al chocar el fluido con
el objeto se forman unos torbellinos cuya fuerza será proporcional a la velocidad del flujo y por
tanto al caudal.
Características
- Precisión 0,2%
- Producen una elevada pérdida de carga
- No son adecuados para fluidos sucios, abrasivos o corrosivos.
5.6.- SENSORES DE CAUDAL ELECTROMAGNÉTICOS
Se basa en crear un campo magnético en el exterior de un tramo de tubería no conductora. Al
desplazarse un fluido conductor por el interior de la tubería se inducirá en él una fem. A más
caudal, más velocidad y por lo tanto más tensión.
Para poder medir esta tensión se instala en el interior de la tubería dos electrodos
diametralmente opuestos y con un ángulo de 90º respecto el campo magnético.
Características
- El fluido debe ser mínimamente conductor
- El fluido no puede ser explosivo
- Este tipo de sensores es invasivo pero no aporta carga ala sistema
- La tubería no puede ser ni metálica ni magnética y debe de ir revestida interiormente
con un material antiabrasibo.
- Precisiones elevadas 0,5%
- Sensibilidad 0,1%
- Linealidad 0,5%

(00)sensores funcionamiento

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Similar a (00)sensores funcionamiento

Último

(00)sensores funcionamiento