Este documento trata sobre sensores industriales. Explica que un sensor convierte magnitudes físicas o químicas en señales eléctricas y que existen diferentes tipos de sensores como de temperatura, nivel, presión, posición y presencia. También describe conceptos sobre transductores, que convierten la señal del sensor en una forma usable para sistemas de control, y características importantes de los sensores como rango, precisión y tiempo de respuesta.

1. SENSORES
INDUSTRIALES
AUTOMATISMOS ELECTRICOS I
ESCUELA INDUSTRIAL SUPERIOR PEDRO DOMINGO MURILLO
“CARRERA DE ELECTRICIDAD”
DOCENTE: ING. JORGE R. PACHECO F.
ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

2. INDICE
• Indice:
• 1.- Introducción
• 2.- Sensores Industriales - conceptos
• 3.- Transductores - conceptos
• 3.- Sensores Industriales Avanzados

3. Introducción
➢ DESCRIPCIÓN.-
• Un sensor es un aparato capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de
instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y
pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación,
desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica obtenida puede ser una
resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una
tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como un fototransistor), etc.

4. Introducción (Diferencia entre Sensor y
Transductor)
➢ Sensor.-
• Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la
variable a medir o a controlar. Hay sensores que no solo sirven para medir la variable, sino
también para convertirla mediante circuitos electrónicos en una señal estándar (4 a 20 mA, 1 a
5VDC…) para tener una relación lineal con los cambios de la variable medida dentro de un rango
(span), para fines de control de dicha variable en un proceso.
Transductor.-
Los transductores son dispositivos que transforman o convierten una magnitud física en una
señal eléctrica. Se pueden clasificar en dos grupos: Activos y pasivos. Son transductores
activos los que hay que conectar a una fuente externa de energía eléctrica para que puedan
responder a la magnitud física a medir como por ejemplo las fotoresistencias y termoresistencias,
y son pasivos los que directamente dan una señal eléctrica como respuesta a la magnitud física
como los fotodiodos y las sondas de pH.

5. Introducción (Diferencia entre Sensor y
Transductor)
➢ La variación de resistencia que se obtiene en el sensor es un valor directo de la temperatura,
pero en los sistemas de control no trabajan con estas señales sino con tensión o intensidad por
lo que con ayuda de un transductor, esta variación de resistencia se asocia a una variación
de voltaje, que también es proporcional a la temperatura ( o variable que se mida en cada caso),
una variación de resistencia en el sensor, es leída por el transductor, y asociada a una variación
de voltaje. El transductor por tanto suele incluir al sensor.

6. ¿Dónde se aplican los sensores?
“Los sensores son los dispositivos que convierten (traducen) una magnitud física en una señal
eléctrica.“
Se utilizan muchos tipos de sensores y su clasificación depende del principio de funcionamiento en
que se basan.

7. Estructura y clasificación de los sensores
- Magnético.
- Capacitivo
- Inductivo
- Por efecto hall.
- Por conductividad eléctrica.
- Termoeléctricos.
- Fotoeléctricos.
- Piezoeléctricos.
- Por ultrasonidos.
- Por radiofrecuencia.
- Interruptores y conmutadores.

8. Tipos de Transductores
• Entre los tipos de transductores tenemos: electroacústicos, electromagnéticos, electromecánico, electroquímico, electrostático,
fotoeléctrico, magnetostrictivo, piezoeléctrico, radio acústicos y termoeléctrico.
• Algunos ejemplos:
• Un micrófono es un transductor electroacústico que convierte la energía acústica(vibraciones sonoras: oscilaciones en la
presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje).
• Un altavoz también es un transductor electroacústico, pero sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente
eléctrica en vibraciones sonoras.
• Los teclados comunes que transforman el impulso de los dedos sobre las membranas y éstas generan el código de la tecla
presionada.
• El sistema de alarma de un automóvil, el cual transforma los cambios de presión dentro del vehículo a la activación de dicha
alarma. Algunas de estas son termistores, piezoeléctricos, termostatos, etc.
• Un ventilador, que convierte la energía eléctrica en energía mecánica (movimiento del aspa del ventilador).
• Una estufa doméstica, transformando la energía eléctrica en térmica.

9. Características de un sensor
1. Rango o margen - Error por histéresis
2. Error - Estabilidad
3. Exactitud - Resolución
4. Sensibilidad
Características estáticas
y dinámicas
1. Tiempo de respuesta
2. Constante de tiempo
3. Tiempo de subida
4. Tiempo de estabilización

10. Sensores de Temperatura
• Termopar.-
• Un termopar es un dispositivo
diseñado para la medición de
temperatura, basado en efectos
termoeléctricos, lo que le permite
medir temperaturas superiores a los
2 000° C e inferiores a los -250° C,
dependiendo los materiales con los
que se fabrique. Es un circuito
formado por dos conductores de
metales diferentes o aleaciones de
metales diferentes, que se
encuentran en forma de cable y
están unidos en uno de sus
extremos y separados por el otro.
Cuando en sus uniones existe una
diferencia de temperatura, se
origina una fuerza electromotriz,
conocida como el efecto Seebeck.

11. Sensores de Temperatura
TERMOCUPLA TIPO J.-
Las termocuplas tipo J se usan
principalmente en la industria .  La
termocupla J tiene un cable positivo de
aleación (hierro), cable negativo de
aleación (cobre/níquel)  Rango de
temperatura de -180 a 750 ºC a un voltaje
máximo de 4.2v.  Tolerancia: +/- 0.5ºC.
TERMOCUPLA TIPO K.  La termocupla K
se usa típicamente en fundición y hornos a
temperaturas menores de 1300 ºC.  La
termocupla K tiene un cable positivo de
aleación (níquel/cromo), cable negativo de
aleación (níquel/aluminio).  Rango de
temperatura de -180 a 1300 ºC a un voltaje
máximo de 54.8v.  Tolerancia: +/- 0.5ºC.

12. Sensores de Temperatura
El sensor de temperatura PT100 es un tipo específico de RTD. Un RTD (del inglés:
Resistance Temperature Detector)
• Rango de trabajo: -100℃ hasta +400℃
• Conexión: 3 Hilos
• Longitud de cable: 1m
• Dimensiones: D5mm x L100mm
• Diámetro de la rosca: 8mm/0.31"
• Material de sonda: acero inox.
• Resistente al agua (la parte del sensor, no del cable)
TERMOSTATO
• es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra un circuito
eléctrico en función de la temperatura.
• Si la temperatura disminuye, el metal se contrae, la espiral bimetálica se estira y se
cierra de nuevo el circuito.

13. Sensores de nivel
• Constituido por un flotador
pendiente de un cable, un juego de
poleas, y un contrapeso exterior
• Los sensores de nivel, también
conocidos como "interruptor de
nivel" o "sensor de boya", son
instrumentos que trabajan con un
interruptor de contacto (reed
switch) y un flotador magnético. El
movimiento del flotador abre o
cierra el contacto eléctrico. Con
ellos, se consiguen soluciones
versátiles y de bajo coste para su
automatización.
• Esquema de conexión de sensores
de nivel con contactor y bomba
para control automático de nivel
mínimo y máximo del depósito.

14. FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR DE NIVEL
• Depósito vacío: Los contactos de los
sensores de nivel superior e
inferior están cerrados y alimentan
la bobina (A1/A2) del contactor, que
mantiene retenido por los contactos
13/14, accionando la bomba.
• 2 El nivel inferior del depósito se
eleva abriendo el contacto del sensor
de nivel inferior, pero la bobina
(A1/A2) permanece energizada por
medio del contacto cerrado del
sensor de nivel superior y de los
contactos 13/14 del contactor.
• 3 El contacto del sensor de
nivel superior se abre cuando el
depósito estuviere lleno, deteniendo
la bomba.

15. Sensores ultrasónicos
• Medidor de ondas sonoras de alta
frecuencia (20-40 KHz) que se propaga por
la fase hasta que choca con el líquido, se
refleja y alcanza el receptor situado en el
mismo punto que el emisor
• El tiempo entre emisión y recepción es
inversamente proporcional al nivel
• El tiempo depende de la Tª ==> compensar
medidas
• Evitar obstáculos en el recorrido de las
ondas
• Sensibles al estado de la superficie del
líquido (espumas)
Sonda
• Consiste en una varilla o regla graduada,
de la longitud conveniente para introducirla
dentro del depósito. La determinación del
nivel se efectúa por la lectura directa de la
longitud mojada por el líquido.

16. Sensores ultrasónicos

17. SENSORES DE PRESION
• Galgas extensiométricas
• Se basan en la variación de la
resistencia de un hilo conductor
calibrado (GALGA DE HILO) o de un
material semiconductor (GALGA DE
SEMICONDUCTOR).
• Se combinan con muelles o piezas
deformables para detectar de forma
indirecta esfuerzos de tracción,
compresión, etc.
Piezoeléctricos
• Materiales cristalinos (cuarzo).
• Adquieren una polarización en la
dirección de los ejes eléctricos cuando
se someten a un esfuerzo y se
deforman en la dirección de los ejes
mecánicos.

18. Sensores de posición y velocidad
• Es un dispositivo captación magnética y es de efecto
hall, por lo general VSS genera una onda con frecuencia
proporcional a la velocidad del automóvil, permitiéndose
a la computadora (ECU) determinar en tiempo real la
velocidad con la que viaja el automóvil y también a
conocer aspectos importantes del funcionamiento del
vehículo tales como el sistema de control de tracción,
estabilidad o la transmisión automática y el sistema de
control de tracción

19. SENSORES DE PRESENCIA O PROXIMIDAD INDUCTIVO
• Un sensor inductivo tiene la capacidad de detectar objetos
metálicos sin tener contacto físico, siempre y cuando estén
dentro del rango de sensado. Al tener solo la capacidad de
detectar objetos metálicos se puede aprovechar para detectar
metales a través de algún plástico.
• Partes de un sensor inductivo
• Esta constituido por varias partes como son la zona de
detección, la bobina, el oscilador, led indicador, rectificador
y un comparador.
• Bobina: Este componente dentro del sensor se encarga de
generar un campo magnetico.
• Oscilador: Genera una onda senoidal de amplitud constante.
• Rectificador: Es básicamente un rectificador de media onda,
este se encarga de rectificar la onda senoidal a una señal de
D.C. pulsante.
• Comparador: Genera 2 voltajes diferentes, cuando la salida
del rectificador se reduce hasta cierto nivel, la salida del sensor
cambia. lo mismo pasa cuando la salida del rectificador
aumenta.
• Indicador led: Este indicador se enciende cuando el sensor
detecto un objeto metálico.
• Salida: Se encarga de proveer la señal de salida del sensor,
(ya sea alta o baja).

20. SENSORES DE PRESENCIA O PROXIMIDAD INDUCTIVO
• El sensor capacitivo es un interruptor electrónico que trabajan sin contacto. Estos
sensores aprovechan el efecto que tienen los materiales como el papel, vidrio,
plástico, aceite, agua, así como de los metales, de aumentar la capacidad del
sensor cuando se encuentran dentro del campo eléctrico generado.
Principio de funcionamiento
• Constan de un condensador que genera un campo eléctrico. Este condensador
forma parte de un circuito resonador, de manera que cuando un objeto se acerca a
este campo, la capacidad aumente y el circuito empieza a resonar.

21. GRACIAS POR SU ATENCION