Mec. MAQUINARIA PESADACONOCIMIENTOS TECNOLOGICOS ESPECIFICOS

DESARMAR Y ARMAR BOMBA HIDRAULICA

REF: HCTA9/9

SENSORES

Un sistema de medidas tiene por funcin la asignacin de un nmero de forma objetiva y emprica a una propiedad fsica o cualidad de un evento u objeto, de tal forma que lo describa lo ms exactamente posible. Es decir, el resultado debe ser independiente del observador (objetiva) y basarse en la experimentacin. La realizacin de una medida implica la adquisicin de informacin por un elemento sensor o transductor, el procesado y la presentacin de dicha informacin. Este subsistema lo denominamos subsistema de medidas.

TRANSDUCTORES

Un transductor, en general, es un dispositivo que convierte una seal fsica en otra seal de diferente tipo de energa con cierta relacin matemtica entre ellas. En la transduccin siempre se extrae una cierta energa del sistema donde se mide, por lo que es importante garantizar que esto no lo perturbe. Hay seis tipos de seales diferentes: mecnicas, trmicas, magnticas, elctricas, pticas y moleculares o qumicas. De acuerdo con esta terminologa y la funcin que realizan podemos distinguir dos grandes grupos de transductores:

a) SENSORES. Son dispositivos que funcionan como captadores de informacin de un proceso por lo que tambin se denominan captadores o detectores. En general, transforman una magnitud fsica en una seal elctrica de baja potencia o en una seal ptica.

b) ACTUADORES. Son dispositivos susceptibles de modificar la evolucin del proceso, sistema o planta. Por lo general, convierten una seal elctrica en una accin fsica o qumica. Ejemplos: motores elctricos, calefactores, ventosas, vibradores, cilindros neumticos o hidrulicos, bombas, electroimanes, etc.

Se suele denominar transductor nicamente a los sensores, pero el trmino tiene un sentido ms amplio. En realidad, se dice que u sensor es un transductor de entrada y un actuador es un transductor de salida. En la prctica, los transductores ofrecen una seal de salida elctrica, debido a que la salida que genera se conecta normalmente a un sistema electrnico. Los sistemas de medida electrnicos presentan, entre otras, las siguientes ventajas:

Se suele denominar transductor nicamente a los sensores, pero el trmino tiene un sentido ms amplio.

En realidad, se dice que u sensor es un transductor de entrada y un actuador es un transductor de salida.

En la prctica, los transductores ofrecen una seal de salida elctrica, debido a que la salida que genera se conecta normalmente a un sistema electrnico. Los sistemas de medida electrnicos presentan, entre otras, las siguientes ventajas:

CLASIFICACION

CLASIFICACION DE LOS SENSORES Se suele clasificar a los sensores de acuerdo a la magnitud medida; se habla de sensores de temperatura, presin, humedad, caudal, proximidad, aceleracin, velocidad, fuerza, etc. Sin embargo, esta clasificacin difcilmente puede ser exhaustiva ya que la cantidad de magnitudes fsicas que se pueden medir es muy grande. El nmero de sensores disponibles para las distintas magnitudes fsicas es tan elevado que no se puede proceder racionalmente a un estudio serio sin clasificarlos previamente de acuerdo con otros criterios como los que a continuacin se exponen. Existen diversos criterios de clasificacin, siendo los ms importantes los siguientes:

1. Por la seal de salida generada por el sensor, se puede hallar de cuatro formatos: a) Formato Analgico, cando la seal puede tomar un nmero infinito de valores bien diferenciados dentro de un margen o lo que es mismo, que la seal varia en forma continua dentro de dicho intervalo. Normalmente presenta problemas relacionados con la presencia de ruido, interferencias y distorsin.

b) Formato Digital, cuando la seal solo puede tener un nmero finito de valores bien diferenciados dentro de un margen, es decir, que la funcin varia de forma discreta. Cada vez es ms comn que los sensores tengan una salida numrica.

c) Formato Todo o Nada. Los sensores Todo-Nada son aquellos en los que la salida solo presenta dos estados, los cuales estn separados por un valor umbral de la variable detectada.

d) Formato Temporal. Es un formato que aporta la informacin en la frecuencia de variacin de la seal.El caso tpico es el de una seal binaria con dos estados, y la informacin se aporta en el tiempo de duracin de cada uno de los dos estados.

2. Por el aporte de Energa. Desde un punto de vista energtico, los sensores se pueden clasificar en:a) Pasivos o Moduladores. Son los que para su funcionamiento necesitan una fuente de energa externa. La magnitud de entrada solo controla la salida y no aporta o casi no aporta energa al sensor. Los sensores pasivos disponen, en general, de as hilos que los generadores ya que la tensin de alimentacin suele suministrarse mediante hilos distintos a los de la seal. Permiten modificar su sensibilidad a travs de la seal de alimentacin, hecho imposible para los generadores. Activos o Generadores. Convierten parte de la energa de la variable a medir en energa elctrica para la salida del sensor.

3. Por el modo de operacin, los sensores pueden ser: a) De Deflexin. Son aquellos en los que la magnitud medida produce alguna accin fsica, que engendra otra similar pero opuesta relacionada directamente con la magnitud a medir; por ejemplo en un dinammetro la deformacin del muelle es proporcional a la fuerza aplicada. b) De Comparacin. En ellos se intenta mantener nula la deflexin mediante la aplicacin de un efecto bien conocido y opuesto al generado; por ejemplo, una masa colocada en una balanza para medir su peso provoca un desequilibrio que se compensa con unas pesas calibradas en el otro platillo hasta alcanzar el equilibrio, que se juzga mediante la posicin de la aguja.

4. Por la relacin Entrada/Salida. Los sensores pueden ser de Orden Cero, de Primer Orden, etc. El orden est relacionado con el nmero de elementos almacenadores de energa. La funcin de transferencia ser una ecuacin diferencial del mismo orden que el sistema.

5. Desde el punto de vista electrnico, la clasificacin de los sensores de acuerdo con el parmetro elctrico variable es la ms atractiva.

La resistencia, la capacidad, la inductancia, etc. Son magnitudes que permiten clasificar a los sensores. Si bien este tipo de clasificacin es poco frecuente desde el punto de vista terico, permite reducir el nmero de grupos a unos pocos y se presta bien al estudio de los acondicionadores de seal que puedan llevar asociados. Los ms comunes desde este punto de vista son: resistivos, capacitivos, inductivos, electromagnticos, generadores, digitales, uniones p-n, ultrasnicos, fotoelctricos, etc.

CARACTERISTICAS DE LOS SENSORES El comportamiento del sistema de medida viene condicionado por el sensor empleado. Es por ello importante describir las caractersticas de los sensores.

SENSOR IDEAL Y SENSOR REAL. Un sensor ideal o un sensor perfecto es aquel que suministra una seal exactamente proporcional a la magnitud medida, con total independencia de la amplitud, forma de variacin y condiciones ambientales. La representacin grfica de la funcin de transduccin es una recta que pasa por el origen cuya pendiente es la sensibilidad (s) del transductor.

Por ejemplo, para un sensor de peso las unidades podran se mV/Kg. En la prctica, los sensores distan mucho de ser perfectos, lo cual no impide que se obtengan valiosos resultados cuando se utilizan correctamente y en ciertas circunstancias

SENSORES DE PROXIMIDAD En el amplio aspecto de aplicaciones industriales que existen, una de las principales informaciones que es necesario extraer de un proceso determinado es la presencia o ausencia de un objeto, al paso por un punto determinado, la cercana a una regin de importancia, el contaje de nmero de piezas que pasan, el verificar la completitud de un lote de elementos, etc., es decir, en definitiva el detectar la presencia o proximidad de un objeto determinado.

En este criterio se agrupan los diferentes tipos de sensores bajo la denominacin de sensores de proximidad.

CONTROLES MECANICOSSENSORES CON CONTACTO En mltiples sistemas de control es necesaria la utilizacin de sensores detectores de objetos sencillos, robustos, fiables y de coste reducido. Pueden ser de dos tipos: - Microrruptores - Finales de carrera Las caractersticas comentadas son tpicas de los sensores con contacto, que presentan las siguientes ventajas con respecto a los sensores sin contacto:

- Pueden detectar cualquier objeto independientemente del material con el que estn realizado.

- No les afectan las interferencias procedentes del medio exterior, como por ejemplo los ruidos elctricos, fuentes de luz, radiaciones electromagnticas, etc.

- Su salida est constituida por uno o ms contactos libres de potencial por lo que se pueden utilizar para proporcionar una variable binaria a un sistema electrnico digital.

- Su funcionamiento es exclusivamente mecnico.

Los finales de carrera tienen dos partes diferenciadas: la cabeza y el cuerpo. La cabeza es el dispositivo captador y el cuerpo es el bloque que contiene los contactos elctricos o una vlvula neumtica/hidrulica.

Presentan el inconveniente de que su salida produce rebotes que es necesario eliminar cuando se conectan a un sistema electrnico.

SENSORES SIN CONTACTO Conforman un grupo de sensores muy amplio. Como su nombre lo indica, la caracterstica principal es el hecho de que permiten detectar el objeto sin que se necesario el contacto fsico. Esto confiere una capacidad de maniobra mucho mayor y adems permite mantener inalterable el sistema de control.Estos sensores presentan las siguientes ventajas con respecto a los anteriores.

- Detectan objetos a distancia, sin necesidad de contacto fsico. - Suelen poseer nicamente capacidad de deteccin y no son a la vez elementos de corte de corriente. - Son verstiles en sus caractersticas de uso, pudiendo dar informacin directa o indirectamente de varias magnitudes fsicas. - Pueden ofrecer ventajas selectivas de funcionamiento con ciertos materiales sin verse afectados por otros.

Es un grupo muy heterogneo de sensores, pero engloba sensores con principios de funcionamiento muy diferentes, desde sensores que se basan en la transmisin de sonido hasta los que se fundamentan en la induccin electromagntica. Todos necesitan alimentacin externa para su funcionamiento. Los grandes grupos de sensores sin contacto reciben los nombres siguientes: Inductivos, capacitivos, opto electrnicos, ultrasnicos y magnticos.

Finales de carrera mecnicos Son interruptores que sirven para determinar la posicin de un objeto o de una pieza mvil: Cuando el objeto o la pieza alcanza el extremo de su carrera, actan sobre una palanca, mbolo o varilla, produciendo el cambio de unos pequeos contactos.

Los finales de carrera tienen dos partes diferenciadas: la cabeza y el cuerpo. La cabeza es el dispositivo captador y el cuerpo es el bloque que contiene los contactos elctricos o una vlvula neumtica/hidrulica.

CONTROLES ELECTROHIDRULICOS

Existen vlvulas de control solenoides simples y dobles disponibles con solenoides de CC o solenoides de 120 voltios y 50/60 ciclos de CA.La mayora de las vlvulas accionadas por solenoide se encuentran equipadas con mandos manuales, permitiendo que el carrete se pueda desplazar manualmente. Esto se logra presionando el eje ubicado en el extremo del tubo del mando manual ubicado en cada extremo de la vlvula.Las vlvulas de control direccional accionadas por piloto deben tener un sistema para drenar el aceite del piloto en el extremo opuesto del carrete, para que el carrete de la vlvula se desplace. El bloqueo del drenaje o puerto "Y" de una vlvula con drenaje externo evita que el carrete se desplace.

Accionamiento DirectoUna vlvula de control direccional de accionamiento directo puede ser manual o accionada por solenoide. La expresin "accionamiento directo" implica que algn tipo de fuerza se aplica directamente al carrete, haciendo que el carrete se desplace.En nuestro ejemplo, al energizar el solenoide o bobina se crea un campo electromagntico que tiende a tirar de la armadura hacia dentro del campo magntico. Mientras esto ocurre, el eje de impulsin conectado desplaza el carrete en la misma direccin mientras comprime el resorte de retorno. Mientras el carrete de la vlvula se desplaza, el puerto P se abre al puerto A y el puerto B se abre a T, o sea, al depsito. Esto permite que el cilindro se extienda. Cuando el espiral se desenergiza, los resortes de retorno desplazan el carrete de vuelta a su posicin central.

Accionada por PilotoPara el control de sistemas que requieren flujos de gran caudal, normalmente de ms de 35 galones por minuto, se deben usar las vlvulas de control direccional accionadas por piloto, debido a que se necesita ms fuerza para desplazar el carrete. La vlvula superior, denominada vlvula accionada por piloto, se usa para desplazar hidrulicamente la vlvula inferior, o vlvula principal. Para lograr esto, se manda aceite desde una fuente externa o interna hacia la vlvula accionada por piloto. Cuando se energiza la vlvula accionada por piloto, se manda aceite a un lado del carrete principal. Esto desplaza el carrete, abriendo el puerto de presin hacia el puerto de trabajo y dirigiendo el flujo de retorno de vuelta al depsito.