.

3.  Conceptos básicos y unidades de medida
 Sensores Básicos
 Sensores Piezoeléctricos
 Sensores Capacitivos
 Sensores VRP
 Sensores Opto-eléctricos
 Sensores Semiconductores
 Sensores de Vacío

4.  Conceptos básicos y unidades de medida
P=F/A
Se expresar en unidades tales como Pascal, Bar, Atmosferas, Kilogramos por cm
cuadrados y psi.
El SI esta normalizado el Pascal que es 1 newton por metro cuadrado, se usa el
kilopascal o megapascal. En la industria también es muy usado el Bar.
Presión Absoluta: se mide con relación al cero absoluto
Presión Atmosférica: es la ejercida por la atmosfera terrestre es aproximadamente igual
a 760mm de mercurio.
Presión Relativa: diferencia entre la absoluta y la atmosférica del lugar donde se
realiza la medición.
Presión Diferencial: es la diferencia entre dos presiones.
Vacío: diferencia entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir es
la presión medida por debajo de la atmosférica.

5.  Sensor de presión de mercurio
• Se basa en el principió de comunicación de Vessel, es
principalmente usado en la medición de presión de gas
• El principio de operación es: se sumerge un alambre de
resistencia conocida en una U de mercurio, el cual hace
que el alambre baje su resistencia en proporción con la
altura de mercurio en cada columna.
• El alambre es conectado a un puente de wheatstone el
cual permanece balanceado mientras la presión
diferencial en el tubo sea cero.
• Al aplicar presión en uno de los brazos de la U se
desbalancea el puente, con lo cual se obtiene una señal de
salida.

6.  Sensor de presión de mercurio
• A mayor presión, mayor resistencia, por tanto el voltaje
de salida es proporcional a la diferencia de resistencia ∆R
de los brazos del cable que no están inmersos en
mercurio.
• Algunas ventajas es q es simple y puede ser directamente
calibrado en unidades de torr.
• Desventajas, es necesario mantener el dispositivo de
manera exactamente nivelado, susceptibilidad a
vibraciones y temblores, posee gran tamaño y contamina
por la utilización de gases y vapores de mercurio.

7.  Sensores Piezoeléctricos
 Para la construcción de un sensor de presión, son necesarios
dos componentes, una membrana con área conocida y un
detector q responda a la fuerza aplicada.
 Un sensor de presión de diafragma de silicio consiste de una
película delgada de silicio como material elástico y una
galga resistiva piezoeléctrica.
 Cuando alguna fuerza es aplicada al resistor semiconductor
quien tiene una resistencia inicial R, el efecto resistivo
genera un cambio de resistencia ∆R como sigue:
 Donde πl y πt son coeficientes piezoresistivos en las direcciones longitudinal y
trasversal respectivamente. Las respectivas fuerzas longitudinales y trasversales son
designadas σl y σt respectivamente.

8.  Sensores Piezoeléctricos
 Un cambio en resistividad es proporcional a la fuerza aplicada y
consecuentemente a la presión aplicada. Los resistores están
dispuestos de una manera q el longitudinal como el trasversal
tengan polaridades opuestas, por tanto la ecuación anterior
queda dispuesta
Con
 Por tanto al conectar R1 y R2 a medio puente y conectar este circuito a una
Fuente E se obtiene el voltaje de salida:

9.  Sensores Piezoeléctricos
 Es necesario un acondicionamiento de señal a la salida del sensor
piezoeléctrico debido a los bajos voltajes q se obtienen del sensor
además de ser requerido agregar un circuito compensador de
temperatura ya que el silicio es altamente sensible a la temperatura.
 Sensores de presión piezoeléctricos están disponibles en tres
configuraciones básicas de medición, tales como presión absoluta,
diferencial, y atmosférica.
 Para algunas aplicaciones tales como medición de presión de
fluidos como agua caliente, fluidos corrosivos y celdas de carga,
requieren aislamiento físico y acoplamiento hidráulico en el
empaquetado del sensor.

10.  Sensores Capacitivos
 Los diafragmas usados en sensores pueden ser de
diversos materiales que van desde goma hasta
plástico par bajas presiones, silicio para presiones
medias y acero inoxidable para altas presiones.
 Al aplicar una presión en uno de sus lados, el
diafragma se deflacta de manera esférica..
 Detección: Puente AC ó técnicas de conmutación
de pulsos.

11.  Sensores Capacitivos
 Las técnicas anteriores son muy exactas y presentan una excelente correlación lineal entre
la presión aplicada y la amplitud de la señal de salida.
 Ante la presencia de presiones muy bajas los galgas o piezoeléctricos podrían arrojar
voltajes muy mínimos casi indetectables una solución es el uso de sensores capacitivos.

12.  Sensores VRP ( variable-reluctance pressure )
• Sensor usado para bajas presiones.
• Esta formado por Dos materiales magnéticos en forma de E y un solenoide quien crea
un campo magnético atreves de el, del hueco de aire y del diafragma.
• Debido a que la resistencia del material magnético es mucho menor que la resistencia
presentada por el aire, este determina la inductancia del conjunto bobina-núcleo
• Cuando se aplica presión a través de el diafragma, este se deflecta, la reluctancia de la
brecha, en el circuito magnético, cambia proporcional a la presión diferencial aplicada.

13. • Por lo general se deflecta 25–30 mm,
lo cual lo hace sensible a bajas
presiones
• El circuito magnético se puede ver
como un puente de reluctancias, las
cuales están balanceadas y se puede
encontrar un voltaje AC, frente a
algún cambio.
• Esta señal de AC puede ser
demodulada para producir una
respuesta DC de salida.
 Sensores VRP ( variable-reluctance pressure )

14.  Sensores Optoeléctrico
 A diferencia de los sensores anteriores, que son sensibles a la temperatura y requieren
compensación termal, estos sensores tienen ciertas ventajas tales como: encapsulado
simple, pequeños efectos de temperatura, gran resolución y exactitud.
 Un Sensor optoeléctrico consiste de: un chip óptico pasivo con una membrana hecha de
silicio, un diodo LED y un chip detector.
 La salida es altamente no
lineal, por lo cual es
necesario volver lineal la
salida ya sea por con la
ayuda de un
microprocesador.

15.  Sensores de Vacío
 Son usados para medir presiones mas bajas q la atmosférica.
 Los sensores anteriores pueden ser usados como sensores de vacío pero se tendrán valores
negativos pero no es muy eficiente debido a la baja razón señal a ruido.
Galgas pirani : es un sensor que mide la presión a través de la conductividad térmica del gas,
trasferencia de calor entre el gas y plato del vacío reduce la resistencia de este y se presenta un
desbalance en el puente. PV=nRT

16.  Sensores de Vacio
*Galgas de Gas Ionizado: se hace fluir una corriente por el filamento típicamente de 10
mA, los electrones que fluyen por este, son atraídos por la rejilla, ya que esta genera un
campo magnético por estar conectada a una fuente típicamente de 150 Vcc , en su paso
los electrones chochan las moléculas del gas con lo cual forman iones q son atraídos
por el cable central debido a que este se encuentra conectado a un potencial negativo,
típicamente -30 V. Las corrientes del ion están en la orden de 1 mA/Pa. Estas
corrientes son amplificadas y procesadas posteriormente.

17.  Conceptos básicos y unidades de medida
 Sensores presión diferencial
 Sensores de Área Variable
 Sensores de Fuerza
 Sensores Electromagnéticos
 Sensores Ultrasónicos
 Sensores Breeze

18.  Conceptos básicos y unidades de medida.
 Se define Caudal como la cantidad de fluido que pasa por unidad de tiempo. Se
dice también que es el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la
unidad de tiempo.
𝑄 = 𝐴𝑣
Donde:
Q es el caudal ( m3/s)
A es el área ( m2)
𝑣 es la velocidad lineal promedio. ( m/s)
 Estos sensores se encargan determinan el caudal, ya sea directamente
(Desplazamiento) ó bien sea por deducción ó inferencia ( presión diferencial, área
variable, velocidad de fuerza, tensión inducida, torbellino ) Creus 2006

19.  Sensores de Presión diferencial.
 Estos sensores de presión diferencial se basan en la diferencia de presiones
provocada por un estrechamiento en la tubería por donde circula el fluido ( liquido,
Gas, Vapor)
 Se basan en el principio de bernoulli el cual contempla el principio de conservación
de masa con el cual se tiene que: (altura cinetica + Altura de presión + Altura
potencial = Constante)

20.  Sensores de Presión diferencial.

21.  Sensores de Presión diferencial. Placa-orificio
o diafragma
 El estrechamiento de la tubería en este caso es causado por una placa perforada
instalada en la tubería. Como se explica anteriormente, se capta la presión anterior
y posterior a la placa. Con la cual se calcula de manera indirecta el caudal de le
fluido.

22.  Sensores de Presión diferencial. Placa-orificio
o diafragma

23.  Sensores de Presión diferencial. Tobera
 Esta situada en la tubería con dos tomas una aguas abajo y otra en el centro de la sección
mas pequeña. Una ventaja sobre el anterior es q permite caudales 60% mas grandes.
 Sensores de Presión diferencial. Tubo venturi
 También permite caudales 60% mas grandes q el diafragma, utiliza el mismo principio
que los anteriores. Posee gran precisión y permite el paso de fluidos abrasivos y solidos,
pero es 20 veces mas costoso que un diafragma.

24.  Sensores de Presión diferencial. Tubo Pitot
 Mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, es decir la presión
dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad.
Sensible a
variación en la
distribución de
velocidades.
Flujo laminar

25.  Sensores de Presión diferencial. Tubo annubar
La presión total es medida a
lo largo de un diámetro
transversal de la tubería y
posee diferentes orificios
que cubre cada uno la
presión total . La presión
estática se mide detrás del
donde se mide la presión
total con su orificio en el
centro de la tubería y aguas
debajo de la misma.

26.  Sensores de Área variable (Rotámetros)
Consta de un flotador que cambia su posición dentro de un tubo, proporcionalmente al
flujo del fluido, el flotador queda en equilibrio entre su peso, la fuerza de arrastre del
fluido y la fuerza de empuje del fluido sobre el flotador. El caudal depende del peso
especifico del liquido, de su viscosidad, y los valores de la sección interior del tubo, ya q
cambia según se ala posición del flotador.

27.  Sensores de Área variable (Rotámetros)
Resolviendo las ecuaciones anteriores, se obtiene la velocidad del fluido:
Se puede acoplar a un puente de impedancias o a un potenciómetro , los cuales
contarían con una varilla que sigue magnéticamente al flotador y accionaria un
potenciómetro o un transformador diferencial de núcleo móvil. Con lo cual se
sabría la posición del flotador por consiguiente se conocerían las áreas del sección
del flotador

28.  Sensores Ultrasónicos
Se basa en el fenómeno «Ultrasónico» caracterizado por pequeñas perturbaciones de
presión en el seno de un fluido. Donde se propaga a la velocidad del sonido, relativa al
fluido. Si este posee una velocidad especifica, entonces la velocidad absoluta de la
propagación de la perturbación corresponderá a la suma algebraica de las dos
velocidades. Creus 2006.
Se utilizan transductores piezoeléctricos para trasmisión y recepción de la perturbación
enviada.
Se envían señales vibratorias,
aplicando un voltaje de alta
frecuencia al cristal, esta se
trasmite a través del fluido. El
cristal receptor se expone a estas
fluctuaciones de presión y
responde vibrando. Este
movimiento produce una señal
eléctrica.

29.  Sensores Ultrasónicos
La velocidad del fluido queda
determinada por la siguiente
expresión:

30.  Sensores de Fuerza-medidor de placa
 Consiste de una placa instalada directamente en el centro de la tubería y sometida al
empuje o fuerza del impacto del fluido. Creus 2006
 Esta fuerza originada es proporcional a la energía cinética del fluido y depende de área
anular entre las paredes de la tubería y la placa.
Mediante una galga extenso-métrica
conectada a un puente de wheatstone, la
fuerza originada se convierte en un voltaje
proporcional al caudal del liquido.

31.  Sensores Electromagnético
Se basa en la ley de inducción de Faraday, la cual dice que si un conductor se mueve en un
campo magnético, se inducirá un voltaje sobre el conductor en movimiento.
La voltaje inducido es proporcional a la velocidad del conductor, que para este caso es un
fluido conductor.
Con a = al radio de tubo.

32.  Sensores Electromagnético
Hay dos métodos diferentes con los cuales se capta el voltaje inducido. El primer método
donde la densidad de flujo magnético es constante y el voltaje inducido es DC o de
cambios suaves de señal. Un problema asociado con este método es la polarización de los
electrodos debido a l paso de la corriente pequeña pero unidireccional a través
de su superficie. El otro problema es el ruido de bajas frecuencias el cual hace que se
dificulte captar cambios suaves de flujo.
Otra método de excitación es
con un campo magnético
alterno, el cual causa la
aparición de un voltaje AC
en los electrodos. La
frecuencia de este campo
debe ser al menos 10 veces la
frecuencia máxima de
cambio del otro campo.

33.  Sensor Breeze
Es utilizado para captar algún cambio en la velocidad del fluido mas no para cuantiar el flujo
de este. Este sensor produce un cambio en la salida cuando detecta algún cambio en la
velocidad del flujo del fluido
Un sensor contiene un par de elementos piezoeléctricos , donde uno es expuesto a ambiente
y el otro es protegido por una capsula de resina. Los elementos son conectados en un
circuito serie de manera opuesta, de tal manera que en cualquier momento los dos generen el
mismo voltaje
.

34.  Presión Hidrostática
 Medidor Manométrico
 Medidor de tipo burbujeo
 Medidor de presión diferencial de diafragma
 Medidor Resistivo ó conductivo
 Medidor Capacitivo
 Medidor Ultrasónico
 Medidor De radiación
 Medidor laser
 Medidor De radar

35.  De presión Hidrostática - Manométrico
o Consiste de un sensor de presión suspendido de la parte superior del tanque inmerso en el
liquido, trasmitiendo la señal de 4-20 mA ó una señal digital.
o El sensor mide la presión debida a la altura del liquido h que existe entre el nivel del
tanque y el eje del instrumento.

36.  De presión Hidrostática - Burbujeo
Emplea un tubo sumergido en el liquido por el cual se hace burbujear aire por medio de
un rotámetro con un regulador de caudal incorporado. La presión del aire en la tubería
equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna del liquido, es decir, el nivel.

37.  De presión de presión diferencial de diafragma
Consiste en un diafragma en contacto con el liquido, q mide la presión hidrostática en el
fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del liquido
en ese punto ya su peso especifico.

38.  Conductivo ó Resistivo.
Consiste en uno ovarios electrodos y un relé electrónico q es excitado cuando el liquido
moja dichos electrodos. El liquido debe ser lo suficiente mente conductor como para
excitar el circuito electrónico y así se puede discriminar la separación entre este liquido y
su vapor.
Se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo on-off.

39.  Capacitivo.
 Mide la capacitancia del condensador formado por el electrodo sumergido en el
liquido y las paredes del tanque. La capacitancia del conjunto depende del nivel del
liquido.
 En Fluidos no conductores se emplea un electrodo norma y la capacitancia total del
sistema se compone de la del liquido, la del gas superior y la de las conexione
superiores.
 En los fluidos conductores, el electrodo esta aislado usualmente con teflón
interviniendo las capacitancias adicionales entre el material aislante y el electrodo en
la zona del liquido y el gas.
 Errores por burbujas o ebullición del liquido ó vapores, aumentan o disminuyen
respectivamente la constante dieléctrica del fluido, también al bajar el nivel los
electrodos pueden quedar recubiertos del fluido y la capacitancia adicional q esto
representa puede dar lugar a un error considerable.

40.  Capacitivo.
𝐶 = 𝐸 ∗ 𝑘 ∗
𝐴
𝐷
Donde:
C=capacitancia en pF
E=Constante(Permitividad absoluta
de espacio libre)
K=Constante dieléctrica relativa al
material
A=área efectiva de los conductores
D=Distancia entre conductores.

41.  Medidor de nivel de ultrasonido.
 Se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la
recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la capacitancia del eco depende
del nivel del tanque.
 Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20Khz. Frecuencia con la cual atravieza
gases ó vapores.

42.  Medidor de nivel de Radar.
Se Basa en la emisión continua de una onda electromagnética que no es influida por la
temperatura ni por la variaciones de densidad q pueden existir sobre el líquido. La onda es
continua y esta modulada en alta frecuencia (Por encima de los 10 GHz), de modo q se
detecta la diferencia de frecuencia entre la señal emitida ye l eco recibido. Esto recibe el
nombre de FMCW (Frecuency Modulated Continuos Wave).
Por tanto la diferencia de Frecuencias es proporcional al tiempo empleado por estas señales
de trasmisión y retorno.
Con Donde

43.  Medidor de nivel de Radiación.
La radiación ó medición por rayos gamma, consiste en un emisor con rayos gamma montado
verticalmente en el lado del tanque y con un controlador Geiger q trasforma la radiación
gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua.
La trasmisión de rayos gamma es inversamente proporcional a la masa del liquido en el
tanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del liquido
ya que el material absorbe parte de la energía emitida.

44.  Medidor de nivel de laser.
Es apto para condiciones donde los anteriores medidores de nivel fallan por las condiciones
adversas del ambiente, también el de radiación. Tales como la medición de metal fundido.
Consiste de un rayo laser ( Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation) enviado
a través de un tubo de acero y dirigido por reflexión en un espejo sobre la superficie del
metal fundido.
La señal puede ser enviada por medio de impulsos o por onda continua modulada en alta
frecuencia. En el primer caso la señal llega hasta el nivel del liquido y regresa al receptor.
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑢𝑧 ∗ 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜
2
La señal modulada de alta frecuencia cambia de fase al chocar contra el nivel del liquido.
Cuando alcanza el receptor, el circuito electrónico calcula la distancia midiendo el desfase
entre la onda emitida y la recibida, la frecuencia y la longitud de onda.

45.  Introducción.
 Termómetros
 Termopar
 Elementos Resistivos
 RTD
 Termistor
 Semiconductores
 Pirómetros
 Acústico
 Piezoeléctrico

46.  Introducción.
Probablemente sea la temperatura es el parámetro físico más común que se mide en una
aplicación electrónica, incluso en muchos casos en que el parámetro de interés no es la
temperatura, ésta se ha de medir para incluir indirectamente su efecto en la medida
deseada.
Se mide principalmente en tres escalas de medición:
 La escala de Gradaos Celsius [°C]
 La escala de Grados Fahrenheit [°F]
 La escala de Grados Kelvin [K]

47.  Termómetro de vidrio.
Consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo mercurio y que al calentarse
se expande y sube en el tubo capilar.
Este dispositivo es netamente indicativo y algunos de los márgenes de trabajo son los
siguientes:

48.  Termómetro Bimetálico.
Se basan en los distintos coeficientes de dilatación de dos metales diferentes, tales como
latón, monel o acero y una aleación de ferroníquel, laminados conjuntamente. Pueden
ser rectas o curvas formando espirales o hélices.

49.  Termómetro de Bulbo y Capilar.
Consisten esencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral, cuando la
temperatura del Bulbo cambia, el gas o liquido en el bulbo se expanden y al espiral tiende
a desenrollarse moviendo la aguja sobre la escala para indicar la elevación de la
temperatura en el bulbo.
Hay 4 clases :
C1-Termómetros actuados por liquido
Alcohol y eter
C2-Termómetros actuados por vapor
Liquido volátil-presión de vapor
C3-Termómetros actuados por gas
C4-Termómetros actuados por mercurio

50.  Termopar.
Los termopares utilizan la tensión generada en la unión de dos metales en contacto
térmico, debido a sus distintos comportamientos eléctricos.
Debido a que el número de electrones libres en un metal depende de la temperatura y de la
composición del metal, dos metales de desigual isotermo, dan una diferencia de potencial
que es una función repetible de la temperatura, El voltage resultante depende de las
temperaturas, T1 y T2, de una manera repetible. [mayne 2003]
Puesto que el termopar es básicamente un
dispositivo de medida diferencial, se
necesita una temperatura de referencia
conocida para una de las uniones, así la
temperatura de la otra unión será
deducida del voltaje de salida.

51.  Termopar.

52.  Termopar.

53.  Elementos Resistivos - RTD .
Los elementos Resistivos se subdividen principalmente en: las RTD (Resistance
Temperature Detector) o PT100 basadas en la dependencia de la resistividad de un
conductor con la temperatura, están caracterizadas por un coeficiente de resistividad
positivo PTC (Positive Termal Coefficient). Y las NTC (Negative Termal Coefficient),
que se llaman termistores y están caracterizadas por un coeficiente de temperatura
negativo.
El Cambio de resistencias debido a la temperatura se evidencia en casi todos los
metales, pero no e todos este cambio es de forma lineal o presenta poco cambio. Los que
presentan una relación lineal, se rigen por la siguiente ecuación:

54.  Elementos Resistivos - RTD
Relación no lineal en caso de necesitarla

55.  Elementos Resistivos - RTD
Los materiales candidatos a formar parte de la resistencia, deben poseer las siguientes
características:
• Alto coeficiente de la resistencia, ya que de este modo el instrumento de medida será
muy sensible.
• Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto
mayor será la variación por grado (mayor sensibilidad)
• Relación lineal resistencia temperatura
• Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de estirado y
arrollamiento del conductor en las boninas de la sonda.
• Estabilidad de las características durante la vida útil del material. [Creus 2006]
En los sensores actuales el platino es casi que el unico metal usado, debido a que posee
una respueta predictiva, estabilidad en sus caracteristicas con el tiempo, y durabilidad. Las
RTDs de tungteno son aplicables para temperaturas cerca de los 600C. Todas las RTDs
tienen coeficientes positivos de Resistencia a la temperatura (PTCs).

56.  Elementos Resistivos - RTD

57.  Elementos Resistivos - Termistor
Termistor es la combinación de dos palabras Térmico y resistor, este nombre es
usualmente colocado a sensores fabricados de oxido-metal en forma de gotas, barras,
cilindros, etc. El termistor puede ser también fabricado de silicio o germanio. Puede
medir temperaturas que están referenciadas a un escala de temperatura absoluta. Se
Dividen en PTC y NTC pero solo los NTC son usados debido a su exactitud.
Por lo general tienen coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado,
por lo cual presentan variaciones rápidas y extremadamente grandes para cambios
relativamente pequeños en la temperatura.

58.  Elementos Resistivos - Termistor
Donde b0, b1, b3 son factores característicos del material de la resistencia NTC. Y S la
resistencia medida.
Los termistores se conectan a puentes de wheatstone convencionales o a otros circuitos
digitales de medida de resistencia.
Otra ecuación conocida con la cual usándola de manera adecuada se puede lograr
exactitud de miligrados en el rango de 0 a 70 ° es la de Steinhard y Hart:

59.  Semiconductores
Como ya todos Sabemos, una unión pn tal como un diodo y un transistor bipolar son
altamente dependientes de la temperatura de operación. Si la unión es conectada a un
generador de corriente constante, el voltaje resultante se convierte en una medida de
temperatura. Tal como se ve.

60.  Semiconductores
La ecuación que describe el sensor es:
Corriente a través
del diodo
Voltaje a través de
la unión
Eg = energia de band gap del silicio a 0 K
q = Carga del Electron
K = Constante independiente de la Temperatura
Típicamente, para una unión trabajando a 10 μA, la pendiente de la recta que
caracteriza al sensor es aproximadamente -2.3 mV/°C y cae cerca de los -2 mV/°C
para una corriente de operación de un1mA.

61.  Pirómetros de Radiación
* Se basan en la ley de Stefan-Boltzmann, que dice que la intensidad de energía radiante
emitida por la superficie de un cuerpo, aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de
la temperatura absoluta (Kelvin) del cuerpo.
𝑊 = 𝐾 ∗ 𝑇4
Con W = Intensidad de energía radiante
K = Constante
T = Temperatura absoluta del cuerpo

62.  Pirómetros ópticos - manual
Se basan en la desaparición del filamento de una lámpara, al compararlo visualmente con
la imagen del objeto enfocado. El operador varia la corriente de la lámpara hasta que el
filamento de la misma deje de verse sobre el fondo del objeto caliente enfocado.

63.  Pirómetros infrarrojos
Capta la radiación espectral del infrarrojo, invisible al ojo humano y puede medir
temperaturas mayores de 700°C, donde la radiación visible emitida es significativo el
rango es de 0°C hasta casi 2000 °C.
La lente filtra la radiación infrarroja emitida por el área del objeto examinado y la
concentra e un sensor de temperatura fotorresistivo que la convierte en una señal de
corriente y a través de un algoritmo interno del instrumento y de emisividad del cuerpo
enfocado, la pasa a un valor de temperatura.

64.  Pirómetros fotoeléctrico ó cuánticos
Consisten en materiales semiconductores cristalinos tales como el indio, el silicio, el
sulfuro de plomo y el sulfuro de cadmio que responden a los fotones de radiación del
cuerpo que se enfoca liberando cargas eléctricas a través de mecanismos de
fotoelectricidad, fotoconducción o fotovoltaico.
La señal de salida depende de la temperatura instantánea del volumen del detector, por lo
que evita retardos inherentes al aumento de la temperatura de la masa del detector que
existen en los otros modelos de pirómetros. Esta se expresa como sigue:
V= 𝐾 ∗ 𝑇3
Con V = Fuerza electromotriz
K = Constante
T = Temperatura absoluta del cuerpo

65.  Pirómetros fotoeléctrico ó cuánticos

66.  Sensores de temperatura acústico
Para condiciones extremas tales como rangos de temperaturas criogénicas, altos niveles
de radiación adentro de reactores nucleares y muchas mas, en la cuales no es muy
confiable utilizar algunos de los sensores anteriores, encuentra aplicación este
transductor.
El principio de operación es basado en la relación entre la temperatura del medio y la
velocidad del sonido en este. Por ejemplo en un día seco a presión atmosférica normal,
la relación es la siguiente:
Donde v es la velocidad del sonido y T es la temperatura absoluta.

67.  Sensores de temperatura acústico
• Este esta compuesto de tres componentes básicos: un trasmisor ultrasónico, un
receptor ultrasónico, y un tubo sellado herméticamente y lleno de gas.
• El reloj de baja frecuencia cerca a los 100Hz habilita el trasmisor y deshabilita el
receptor, el cristal piezoeléctrico se deflacta y este causa la trasmisión de una onda
ultrasónica a través del tubo. El cristal receptor se habilita después que la onda
llega a la superficie y convierte esta a una señal eléctrica, la cual es amplificada y
enviada al circuito de control.
• El circuito de control calcula la velocidad de sonido por el tiempo en que demora la
onda en llegar.

68. El desempeño de un sistemas de control con su respectivo transductor, puede ser descrito
por su operación estática y dinámica.
Las características estáticas de un transductor son:
• Factor de escala o sensibilidad
• Precisión, incertidumbre, exactitud, error del sistema.
• Umbral, resolución, banda muerta, histéresis.
• Linealidad
Las características dinámicas de un transductor son:
• Constante de tiempo, respuesta en el tiempo, y tiempo de subida.
• Sobre pico, tiempo de establecimiento y frecuencia de amortiguamiento
• Respuesta en frecuencia.

69.  Se trata de la correcta escogencia del transductor conforme el medio a medir lo
requiera, es decir, con el objetivo que este tenga una correcta operación y por lo tanto
una correcta señal de salida que no llegase a alterar el controlador.
 Como ejemplo de mala escogencia, se podría tratar de medir el nivel de un tanque con
hierro liquido, con un transductor que requiriera contacto con el fluido.
 En cuanto a la carga que presenta el transductor a la salida se debe tener especial
cuidado, ya que al conectarlo al controlador la señal del transductor se podría ver
reducida en gran medida ya sea en magnitud, fase o en frecuencia y alterar el valor
medido.

70. • Creus Sole, Antonio “Instrumentación industrial” Alfaomega Grupo editor,
septima edición, 2006
• Bishop, Robert H. (Editor in Chief), "The Mechatronics Handbook", ISA - The
Instrumentation, Systems, and Automation Society, CRC Press, The University of
Texas at Austin, Austin, Texas, 2002.
• Fraden, J., "Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications",
Fourth Edition, Springer, 2010.
• Pallas-Areny, Ramon, “Sensors and signal conditioning”, Second edition, John
Wiley & Sons, Inc., 2001.