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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE MONAGAS ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCAS APLICADAS INSTRUMENTACIÓN PARA EL CONTROL INDUSTRIAL MATURÍN EDO MONAGAS

SENSORES MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS

PROF: EDGAR GONCALVES

BACHILLERES: -

AVILA, JOSBEYDEE C.I. 22.721.306 CAFARO, KATHERINE C.I. 19.634.381

MATURIN, FEBRERO 2016

INDICE INTRODUCCIÓN.......................................................................................................2 MARCO TEÓRICO....................................................................................................3 SENSORES MECÁNICOS...................................................................................3 Características de los sensores mecánicos:.....................................................4 Clasificación de los sensores mecánicos:........................................................4 Tipos de funcionamiento de los sensores mecánicos:.....................................4 Tipos de sensores:............................................................................................5 Ventajas.............................................................................................................7 Desventajas.......................................................................................................7 SENSORES ELÉCTRICOS..................................................................................7 Tipos de sensores eléctricos:............................................................................8 COMPARACIÓN ENTRE AMBOS SENSORES..................................................9 CONCLUSIÓN...........................................................................................................9 DISCUSIÓN.............................................................................................................10 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................11

INTRODUCCIÓN Resulta particularmente interesante como el uso de las aplicaciones de la electrónica están presentes actualmente en innumerables aspectos de nuestra vida cotidiana, las cuales muchas de ellas no serían posibles sin el uso de los sensores. La utilización de estos es indispensable en la automatización de las industrias de procesos y manufacturados. El uso de los sensores es muy útil y dan lugar a sistemas no solo más económicos, sino más fiables y más eficientes en pro del beneficio del hombre. Basándonos en su definición son dispositivos que a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida transducible que es función de la variable medida, el sensor sugiere un significado extenso, como la ampliación de los sentidos para adquirir un conocimiento de cantidades físicas que, por su naturaleza o tamaño, no pueden ser percibidas directamente por los sentidos. Hoy en día los sensores mecánicos son de gran utilidad en la industria, y para poder seleccionar el más adecuado para nuestro proceso es importante conocer el funcionamiento interno de ellos y los principios físicos y eléctricos que los rigen.

MARCO TEÓRICO

SENSORES MECÁNICOS Son dispositivos que cambian su comportamiento bajo la acción de una magnitud física que pueden directa o indirectamente transmitir una señal que indica cambio.  

Directamente: la conversión de una forma de energía a otra se llaman transductores. Indirecta: Sus propiedades como la resistencia, la capacitancia o inductancia.

Características de los sensores mecánicos: -

La señal de un sensor puede ser usada para detectar y corregir las desviaciones de los sistemas de control, e instrumentos de medición.

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La frecuencia máxima que puede ser utilizada con los sensores mecánicos es 100Hz, ya que cuando es mayor la lectura puede que no sea buena por la rapidez de la frecuencia

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El principio de funcionamiento de los sensores mecánicos es Pasivo.

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Son interruptores que se activan por la pieza de seguimiento.

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Estos sensores tienen dos posiciones diferentes, dentro y fuera, abierta o cerrada y que sirven para definir el estado del monitor de escenario.

Los sensores mecánicos se utilizan para el posicionamiento y la desconexión final en máquinas herramienta y prensas, en centros de fabricación flexible, robots, instalaciones de montaje y transporte, así como en la construcción de máquinas y aparatos. Estos robustos clásicos de la automatización están acreditados desde hace décadas. Clasificación de los sensores mecánicos: -

Según el tipo de señal eléctrica que genera se clasifican en los Análogos. Según el nivel de integración se clasifican en sensores Discretos. Según el tipo de variable física medida se clasifican en sensores de desplazamiento, posición, tensión, movimiento, presión y flujo.

Tipos de funcionamiento de los sensores mecánicos:

1. Efecto piezoresistivo: Generación de carga eléctrica en un material cristalino por la aplicación de una tensión mecánica. Efecto reversible. Convierte una tensión aplicada en un cambio en la resistencia que puede sentirse circuitos electrónicos tales como el puente de Wheatstone (es un circuito muy interesante y se utiliza para medir el valor de componentes pasivos como las resistencias). El efecto piezoresistivo puede usarse en sensores que miden presión. Ventajas: -

Tamaño pequeño del sensor Excelente comportamiento de histéresis Elevada precisión Desventajas:

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Su pequeño tamaño les hace relativamente susceptibles a las fluctuaciones de temperatura (el sensor debe tener compensación de temperatura)

2. Efecto piezoeléctrico: convierte una tensión (fuerza) aplicada en una diferencia de potencial eléctrica. El efecto piezoeléctrico es reversible, así que un cambio en el voltaje también genera una fuerza y un cambio correspondiente en el espesor. Formados por materiales cerámicos o cristales iónicos que generan una pequeña cantidad de energía eléctrica cuando son deformados. Cuando sobre materiales piezoléctricos (titanio de bario) se aplica una fuerza, las cargas negativas del material se concentran en un lado mientras que el opuesto queda cargado positivamente, produciéndose un voltaje (y también un cambio en su capacitancia). En la industria, el principio piezoeléctrico puede utilizarse en sensores utilizados para medir presiones, fuerzas y control de las herramientas de las máquinas y medición de vibraciones. Tipos de sensores: 1. Sensor tunneling: el efecto tunneling es un método extremadamente exacto para sentir desplazamientos a escala nanómetros. Pero su naturaleza altamente no lineal requiere el uso de control de retroalimentación para hacerlo útil. 2. Sensores capacitivos o sandwich: estos sensores tienen una lámina fija y otra móvil. Cuando una fuerza se aplica a la lámina móvil, el cambio en

capacitancia origina un desplazamiento. Modificación de la capacidad de un condensador por presencia de objetos sólidos

El elemento sensor es un condensador constituido por un electrodo sensible y un electrodo de referencia separados por un dieléctrico, una cavidad de aire seco para aislar y un conjunto de circuitos electrónicos. El elemento capacitativo es parte de un circuito que es excitado de manera continua por una forma de onda sinusoidal de referencia. Un cambio en la capacidad, produce un desplazamiento de fase entre la señal de referencia y una señal obtenida a partir del elemento capacitativo. Los sensores capacitivos, aunque tambien detectan materiales conductores, estan especialmente indicados para la deteccion de materiales aislantes, tales como papel, plasticos, madera, etc.

Consta de una sonda situada en la parte posterior de la cara del sensor el cual es una placa condensadora. Al aplicar corriente al sensor, se genera un campo electrostatico que reacciona a los cambios de la capacitancia causados por la presencia de un objeto. Cuando el objeto se encuentra fuera del campo electrostatico, el oscilador permanece inactivo, pero cuando el objeto se aproxima, se desarrolla un acoplamiento capacitivo entre este y la sonda capacitiva. Cuando la capacitancia alcanza un limite especificado, el oscilador se activa, lo cual dispara el circuito de encendido y apagado.

3. Sensores limitswitch: más conocidos como sensores de final de carrera o sensor de contacto, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil. Los limit switches son sensores neumáticos que se utilizan para determinar la presencia, paso y posicionamiento de un objeto, transformando un movimiento mecánico en una señal electrica. En un comienzo se les utilizaba para definir el final del recorrido de un objeto.

Ventajas -

Detectan la ausencia o presencia de elementos.

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No se equivocan en la medición si se trabaja a una frecuencia correcta y al tener contacto directo con el sensor la medida siempre es exacta.

Desventajas -

Por tener contacto directo con los objetos a medir tienen desgaste en la pieza.

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Poca resistencia a la oxidación, por estar al aire libre el clima puede afectarlo.

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Son normalmente muy grandes, necesitan un espacio mayor frente a otros elementos sensoricos.

SENSORES ELÉCTRICOS Según Nico (2006) Los sensores eléctricos son dispositivos que son capaces de captar los cambios en el tiempo de una determinada magnitud física

(temperatura, humedad, movimiento) y entregar una respuesta, en forma de señal eléctrica, ajustable según la variación que están captando. Cada tipo de sensor se diferencia por el material constructivo y la forma con que se trata ese material. Un sensor eléctrico es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas llamadas variables de instrumentación y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, ph, etc. Sensores eléctricos: -

Sensor de temperatura del refrigerante: como el motor de combustión interna no se mantiene en el mismo valor de temperatura desde el inicio de funcionamiento, ya que se incrementa, las condiciones de funcionamiento tambien variarán notablemente, especialmente cuando la temperatura es muy baja, debiendo vencer las resistencias de sus partes móviles.

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Sensor de temperatura del aire aspirado: al igual que el sensor de temperatura del refrigerante, el sensor de temperatura del aire que aspira el motor, es un parámetro muy importante de información que debe recibir el computador, información que generalmente se la toma conjuntamente con el caudal de aire de ingreso.

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Sensor de temperatura del combustible: En algunos sistemas de inyección electrónica se ha tomado como otro parámetro importante la medición de la temperatura del combustible, debido a que, como el sensor de temperatura del aire, la variación de la temperatura del combustible modificaría la cantidad de moléculas inyectadas, variando de esta forma la mezcla aire-combustible.

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Efecto Hall localizado en el distribuidor: este sensor tiene antecedentes de su utilización en los sistemas de encendido electrónico, pero algunos fabricantes lo utilizan también como información adicional del número de revoluciones del motor, basándose en el número de pulsos o señales que este sensor pueda entregar. Modificación de un campo magnético por presencia de objetos metálicos. El efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material conductor o semiconductor con un campo magnético a través de un material.

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Sensor de pistoneo: En las primeras versiones de inyección electrónica, el sistema de encendido no formaba parte del primero, ya que se los consideraban como dos sistemas separados, que en realidad asi lo eran. Con las innovaciones y mejores de los sistemas de inyección se inicio la relación entre la inyección y el sistema de encendido, ya que los datos de revoluciones, avance y retardo del punto de encendido eran parámetros muy importantes de tenerlos en cuenta para que se logre una combustión perfecta dentro del cilindro.

COMPARACIÓN ENTRE AMBOS SENSORES Lógicamente están quienes piensan que los sensores mecánicos son mucho más eficientes que los sensores electrónicos, pero lo cierto es que esto no es así. Ambos tipos de sensores son muy útiles en sus áreas, y si bien es cierto que quizás los sensores electrónicos sean un tanto menos resistentes a movimientos bruscos como lo son los sensores mecánicos, debemos decir que los primeros son mucho más exactos y sencillos de utilizar. Por otro lado también es importante destacar el hecho de que la mayoría de las veces y considerando que estamos hablando de un sistema tecnológico, los sensores electrónicos pueden ser un tanto más costosos que los sensores mecánicos. Los sensores electrónicos no son mucho más eficientes que los mecánicos, por el simple hecho de que ambos cumplen con la misma función, no obstante, los sensores electrónicos pueden resultar ser mucho más precisos en su desempeño y además debemos mencionar un detalle que resulta muy importante y es que poco a poco éstos comienzan a reemplazar a los sensores mecánicos, debido a que las empresas que se encargan del desarrollo de los sensores electrónicos, poco a poco, van implementándoles nuevas funciones y nuevas características para que su trabajo sea mucho más destacable.

CONCLUSIÓN Sin lugar a dudas, el empleo de los sensores y transductores, nos permiten mejoras en algún proceso que se esté llevando a cabo, traducidas en: exactitud, seguridad, disminución de tiempos, pocas fallas, etc En un sistema de manufactura flexible, es de vital importancia que los dispositivos que actúan como elementos integradores del mismo, ofrezcan un nivel de seguridad que permita garantizar el desarrollo completo del proceso en ejecución. En este sentido, resulta favorable la inclusión de algunos sensores que sean capaces de detectar diferentes tipos de materiales, con el objetivo de mandar una señal y permitir que continue un proceso, destacando que el tipo de sensor a utilizar o su correcta selección va a depender exclusivamente de la aplicación que se necesite.

DISCUSIÓN

BIBLIOGRAFÍA 

Alvarez, Rolando. (2012, Febrero 22). Sensores Mecánicos. Recuperado de:

http://automatizacionindustrialiue.blogspot.com/2012/02/sensores-

mecanicos.html 

Salazar, Luis (2015, Abril 18) Sensores mecánicos y eléctricos. Recuperado de: https://prezi.com/6gfvbughzzof/sensores-mecanicos-y-electricos/



Sensores

electronicos

Vs.

sensores

mecánicos.

Recuperado

http://www.antirrobo.net/sensores/sensores-electronicos.html 

http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf

en: