Sensores de Velocidad
La medición de la velocidad angular se lleva a cabo en la industria por medio de tacómetros, que pueden ser mecánicos o eléctricos. El resultado de la medida expresa de forma directa la velocidad angular en revoluciones por minuto (RPM). Los tacómetros también pueden medir la velocidad media en un intervalo de tiempo o la velocidad instantánea.
Tacómetros Mecánicos
- Contador de revoluciones: consiste en un tornillo sinfín que se acopla al eje cuya velocidad se quiere medir. Este tornillo hace rotar, por medio de un sistema de engranajes, a dos diales concéntricos calibrados. Permite obtener la velocidad angular media durante el periodo de tiempo transcurrido.
- Tacómetro centrífugo: provisto de dos bloques que, por efecto de la fuerza centrífuga, se alejan tanto más del eje cuanto mayor sea su velocidad angular. Así, se produce la compresión de un resorte que va unido a un dispositivo provisto de una aguja indicadora que señala sobre una escala la velocidad angular instantánea.
Tacómetros Eléctricos
Estos utilizan transductores que convierten la velocidad de giro del eje en una señal eléctrica e = kBω. Existen diversos tipos, entre ellos:
- Transductores de arrastre
- Transductores de inducción
- Transductores de corriente alterna
- Transductores de corriente continua
- Transductores de frecuencia
Sensores de Temperatura
Termorresistencias (RTD)
Consisten en un hilo metálico cuya resistencia varía con la temperatura de acuerdo con la expresión: Rt = R0 [1 + α (T – T0)]. El circuito de medida que se utiliza por lo general es el puente de Wheatstone, que consta de cuatro resistencias dispuestas formando un cuadro. Dos vértices no consecutivos (A y D) se conectan a los bornes de un generador y los otros dos (B y C) se unen entre sí, intercalando en la conexión un galvanómetro (G), muy sensible. Modificando el valor de la resistencia R del potenciómetro, se logrará que por el galvanómetro no pase corriente (puente de Wheatstone equilibrado). En un puente de Wheatstone equilibrado, el producto de dos resistencias opuestas es igual al producto de las otras dos: R1 Rpt = R2 Rx, lo que permite determinar el valor de la temperatura conociendo la resistencia a 0 grados.
Termistores
Son resistores variables con la temperatura, pero no consisten en conductores metálicos como las RTD, sino en semiconductores. Los termistores pueden ser NTC (coeficiente de temperatura negativo) y PTC (coeficiente de temperatura positivo). El circuito de medida que se utiliza por lo general es un divisor de tensión, manteniendo fija la tensión V, la tensión v que se obtiene en la salida permite conocer la temperatura.
Termopares
Se basan en el llamado efecto Seebeck, consistente en que, cuando se cierra un circuito con dos conductores metálicos diferentes, manteniendo una soldadura caliente y la otra fría, se establece en él una corriente eléctrica debida a la fuerza electromotriz producida por la diferencia de temperatura. Si se interrumpe el circuito por uno de los conductores y se intercala un milivoltímetro, este nos señala una diferencia de potencial que será dependiente de la diferencia de temperatura entre la soldadura caliente y la fría.
Pirómetros de Radiación
Su función se basa en la ley de Stefan-Boltzmann, que se puede enunciar en los términos siguientes: La intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. W = ε σ T4.
Sensores de Presión
Sensores Mecánicos
- Manómetro de tubo en U: se utiliza para medir presiones cercanas a la atmosférica y consta de un tubo en forma de U que contiene, por lo general, mercurio, y una de cuyas ramas está abierta en contacto con la atmósfera, mientras que la otra se aplica a la presión que se desea medir. Como la presión es distinta en las dos ramas, se produce un desnivel de mercurio, y la presión vendrá dada por: P = Patm ± ρgh, correspondiendo el signo positivo al caso en que el nivel del mercurio en la rama abierta sea mayor que en la otra, y el negativo si sucede lo contrario.
- Tubo Bourdon: es un tubo de sección elíptica cerrado por un extremo y curvado de manera que forma un anillo casi perfecto. Al aplicar presión al fluido contenido en su interior, el tubo tiende a enderezarse, transmitiéndose el movimiento de su extremo a una aguja que se desplaza sobre una escala graduada.
- Diafragma: consiste en una o varias cápsulas o diafragmas circulares soldados entre sí por sus bordes, de manera que, al aplicar una presión, cada cápsula se deforma y la suma de todas estas pequeñas deformaciones es amplificada a continuación y transmitida a una aguja indicadora.
- Fuelle: es muy semejante al diafragma, pero consta de una sola pieza flexible en la dirección de su eje, la cual puede dilatarse o comprimirse considerablemente a causa de la presión.
Sensores Electromecánicos
Utilizan un elemento mecánico elástico, combinado con un transductor eléctrico que se encarga de generar la señal eléctrica correspondiente. Algunos ejemplos son los transductores resistivos, capacitivos, galgas extensométricas y transductores piezoeléctricos.