Sensores

Capítulo 1
Sensores
y dispositivos de
medición
Los sensores constituyen el principal medio de enlace entre los procesos industriales y los
circuitos electrónicos encargados de controlarlos o monitorearlos. Este capítulo examina
los conceptos generales relacionados con los sensores eléctricos, haciendo énfasis en los
principales tipos disponibles para aplicaciones industriales y susprincipios de
funcionamiento
Generalidades
Los sensores o transductores, en general, son dispositivos que transforman
una cantidad física cualquiera, por ejemplo, la
temperatura, en otra cantidad física equivalente, digamos un desplazamiento
mecánico. En este capítulo
nos referiremos principalmente a los sensores eléctricos, es decir aquellos cuya salida es una señal eléctrica de corriente ovoltaje,
codificada en forma análoga
o digital. Los sensores posibilitan la comunicación entre el mundo físico y los sistemas de control, tanto
eléctricos como electróni-

Figura 1.1 Los sensores proporcionan el enlace entre los procesos del mundo
físico y los equipos electrónicos o eléctricos que los controlan o monitorean.
En la fotografía se ilustra el uso de un sensor ultrasónico, formadopor un
emisor y un receptor de ultrasonidos, para medir el caudal de un líquido a
través de una tubería

Sensores y dispositivos de medición
cos, utilizándose extensivamente en todo tipo de procesos industriales y no industriales para propósitos
de monitoreo, control y
procesamiento, figura 1.1.
En un sentido más
amplio, el uso de los sensores no se limita solamente a
la medición o ladetección
de cantidades físicas. También pueden ser empleados
para medir o detectar propiedades químicas y biológicas. Asimismo, la salida
no siempre tiene que ser
una señal eléctrica. Por
ejemplo, muchos termómetros utilizan como sensor
una lámina bimetálica, formada por dos metales con
diferentes coeficientes de
dilatación, la cual produce
un desplazamiento (señal
mecánica) proporcional ala
temperatura (señal térmica).
De hecho, desde un
punto de vista teórico, tanto la entrada como la salida
de un sensor pueden ser
una combinación cualquiera
de los siguientes seis tipos
básicos de variables existentes en la naturaleza:
• Variables

mecánicas.
Longitud, área, volumen,
flujo másico, fuerza, torque, presión, velocidad,
aceleración,
posición,
longitud de ondaacústica, intensidad acústica,
etc.

• V ariables

térmicas.
Temperatura, calor, entropía, flujo calórico, etc.

• Variables eléctricas.

Voltaje, corriente, carga, resistencia, inductancia,
capacitancia,
constante
dieléctrica,
polarización,
campo
eléctrico,
frecuencia,
momento dipolar, etc.
• Variables

magnéticas.
Intensidad de
campo, densidad de
flujo, momento magnético,permeabilidad,
etc.

• Variables

ópticas.
Intensidad, longitud de
onda, polarización, fase, reflectancia, transmitancia, índice de refracción, etc.

• Variables químicas o

moleculares. Composición, concentración,
potencial redox, pH,
etc.
En la práctica ,sin
embargo, los sensores
preferidos, y a los cuales
dedicaremos la mayor
atención en este curso,
son aquellos que ofrecen
unaseñal de salida eléctrica. Ello se debe a las
numerosas ventajas que
proporcionan los métodos
electrónicos para el control y medición de procesos. Las siguientes son
algunas de ellas:
• Debido a la naturaleza

eléctrica de la materia,
cualquier variación de
un parámetro no eléctrico
(temperatura,
humedad,
presión,

etc.)
viene
siempre
acompañada por la variación de un parámetroeléctrico (resistencia, capacitancia, inductancia,
etc.). Esto permite realizar sensores eléctricos
prácticamente para cualquier variable, eléctrica o
no eléctrica. Lo importante es seleccionar el
material adecuado.
• Se pueden implementar

sensores no intrusivos,
es decir que no extraen
energía del sistema bajo
medición. Esta operación
se realiza mediante el
uso de técnicas de...