MEDIDORES DE PRESIN

Presin

La presin se define como fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de rea. En ingeniera, el trmino presin se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de rea de la superficie que lo encierra. De esta manera, la presin (P) de una fuerza (F) distribuida sobre un rea (A), se define como:

Existen muchas razones por las cuales en un determinado proceso se debe medir presin. Entre estas se tienen:

Calidad del producto, la cual frecuentemente depende de ciertas presiones que se deben mantener en un proceso.

Por seguridad, como por ejemplo, en recipientes presurizados donde la presin no debe exceder un valor mximo dado por las especificaciones del diseo.

En aplicaciones de medicin de nivel.

En aplicaciones de medicin de flujo.

En el sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de presin es el Pascal (Pa), que se define como la fuerza ejercida por un Newton (N) sobre un rea de un metro cuadrado (m2). O sea, Pa = N/m2. Esta es una unidad de presin muy pequea, pero el kilo pascal (KPa), 1.000 Pa, permite expresar fcilmente los rangos de presin comnmente ms usados en la industria petrolera. Otras de las unidades utilizadas son el Kilogramo por centmetro cuadrado (Kg./cm2); libras por pulgada cuadrada (Psi); bar, y otros.

En la tabla 1 se presentan los factores de conversin entre las unidades de presin ms comunes.

Tabla 1. Factores de conversin para unidades de presin.

En estas pginas se estudiarn los principales mtodos o principios mecnicos y electromecnicos utilizados en la medicin de presin. Tambin se har una breve descripcin sobre interruptores y transmisores de presin.

TIPOS DE PRESIN

PRESIN ABSOLUTA

PRESIN ATMOSFRICA

PRESIN MANOMTRICA

PRESIN DE VACIO

PRESION ABSOLUTA

Es la presin de un fluido medida con referencia al vaco perfecto o cero absoluto.

Este trmino se cre debido a que la presin atmosfrica vara con la altitud y muchas veces los diseos se hacen en otros pases a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un trmino absoluto unifica criterios.

PRESION ATMOSFERICA

Es la presin ejercida por la atmsfera de la tierra, se mide normalmente por medio del barmetro (presin baromtrica). A nivel del mar o en alturas prximas a ste, el valor de la presin es cercano a 14.7 lb/plg2 (760 mmHg), disminuyendo este valor con la altitud.

PRESIN MANOMTRICA

Es la presin superior a la atmosfrica, que se mide por medio de un elemento que define la diferencia entre la presin absoluta y la presin atmosfrica que existe.

El valor absoluto de la presin puede obtenerse adicionando el valor real de la presin atmosfrica a la lectura del manmetro.

PRESIN DE VACO

Es la presin menor que la Presin atmosfrica.Su valor est comprendido entre el Cero absoluto y el valor de la Presin atmosfrica.La presin de vacio se mide con el Vacumetro

Elemestos primarios de medicion de presion

MECANICOS

Son los elementos primarios de medicin que pueden dar lectura directa o ser parte de los electromecnicos. Se usan en los procesos como instrumentos de campo.Se clasifican en:

ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDICION DIRECTA.

ELEMENTOS PRIMARIOS ELSTICOS

Se deforman por la presin interna del fluido que contienen.Tenemos:Tubo BourdonDiafragma Fuelle

TUBO BOURDON.

Es un tubo de seccin elptica que forma un anillo casi completo. La presin tiende a enderezarlo y su movimiento se transmite a la aguja por medio de un sector dentado y un pin , siguiendo una ley determinada empricamente. La aguja indicadora con un dial indica el valor de la presin.Pueden ser de 3 tiposTipo CEspiralHelicoidal

NEUMTICOS.

Como elementos neumticos consideramos los instrumentos transmisores neumticos cuya variable de medida es la presin adecuada al campo de medida correspondiente. El tipo de transmisor queda establecido por el campo de medida del elemento

TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOVIMIENTOS

Compara el movimiento del elemento de medicin asociado al obturador con un fuelle de realimentacin de la presin posterior de la tobera. El conjunto se estabiliza segn la diferencia de movimientos alcanzando siempre una posicin de equilibrio tal que existe una correspondencia lineal entre la variable y la seal de salida. En este tipo de transmisores, las palancas deben ser livianas, pero bastante fuertes para que no se doblen.Uno de 3-15 psi ser de equilibrio de movimientos con elemento de fuelle.

TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE FUERZAS

Puede verse que el elemento de medicin ejerce una fuerza en el punto A sobre la palanca AC que tiene su punto de apoyo en D. Cuando aumenta la fuerza ejercida por el elemento de medicin, la palanca AC se desequilibra, tapa la tobera, la presin aumenta y el diafragma ejerce una fuerza hacia arriba alcanzndose un nuevo equilibrio.

TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOMENTOS

Utilizado generalmente en la medida de la Presin diferencial (Caudal), el desequilibrio de fuerzas producido crea un par al que se opone el generado por el fuelle de realimentacin a travs de una rueda de apoyo mvil situada en el brazo del transmisor.

ELECTROMECANICOS

SENSOR DE PRESION DE TIPO RESISTIVO

Consiste en un elemento elstico (tubo Bourdon o cpsula) que vara la resistencia hmica de un potencimetro en funcin de la presin.El potencimetro puede adoptar la forma de un solo hilo continuo o bien estar arrollado a una bobina siguiendo un valor lineal o no de resistencia.El movimiento del elemento de presin se transmite a un brazo mvil aislado que se apoya sobre el potencimetro de presin. ste est conectado a un circuito de Puente de Wheatstone.

El intervalo de medida de estos sensores/transmisores corresponden al elemento de presin que utilizan (tubo Bourdon, fuelle...) y vara en general de 0 a 300 Kg/cm2. La precisin es del orden de 1-2%.

SENSOR DE PRESION INDUCTIVO

Son los que el desplazamiento de un ncleo mvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de sta en forma casi proporcional a la porcin metlica del ncleo contenida dentro de la bobina.El devanado de la bobina se alimenta con una corriente alterna y la f.e.m. de autoinduccin generada se opone a la f.e.m. de alimentacin, de tal modo que al ir penetrando el ncleo mvil dentro de la bobina la corriente presente en el circuito se va reduciendo por aumentar la f.e.m. de autoinduccin.

Los transductores de inductancia tienen las siguientes ventajas: no producen rozamiento en la medicin, tienen una respuesta lineal, son pequeos y de construccin robusta y no precisan ajustes crticos en el montaje. Su precisin es del orden del 1%.

SENSOR DE PRESION CAPACITIVO

Se basan en la variacin de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicacin de presin. La placa mvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se tiene dos condensadores uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes.

Se caracterizan por su pequeo tamao y su construccin robusta, tienen un pequeo desplazamiento volumtrico y son adecuados para medidas estticas y dinmicas. Su seal de salida es dbil por lo que precisan de amplificadores con el riesgo de introducir errores en la medicin. Son sensibles a las variaciones de temperaturas y a las aceleraciones transversales y precisan de un ajuste de los circuitos oscilantes y de los puentes de c.a. a los que estn acoplados.Su intervalo de medida es relativamente amplio, entre 0,5 a 600 bar y su precisin es del orden de 0,2 a 0,5%.

GALGAS EXTENSOMETRICAS

Se basan en la variacin de longitud y de dimetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensin mecnica por la accin de una presin.Existen dos tipos de galgas extensomtricas: galgas cementadas, formadas por varios lazos de hilo muy fino que estn pegados a una hoja base de cermica, papel o plstico, y galgas sin cementar en las que los hilos de resistencia descansan entre un armazn fijo y otro mvil bajo una ligera tensin inicial.

En ambos tipos de galgas, la aplicacin de presin estira o comprime los hilos segn sea la disposicin que el fabricante haya adoptado, modificando pues la resistencia de los mismos.La galga forma parte de un puente de Wheastone y cuando est sin tensin tiene una resistencia elctrica determinada. Se aplica al circuito una tensin nominal tal que la pequea corriente que circula por la resistencia crea una cada de tensin en la misma y el puente se equilibra para estas condiciones. Cualquier variacin de presin que mueva el diafragma del transductor cambia la resistencia de la galga y desequilibra el puente.

MEDIDOR DE PRESION DE TIPO PIEZOELECTRICO

SENSORES PIEZOELECTRICOS

Los elementos piezoelctricos son materiales cristalinos que, al deformarse fsicamente por la accin de una presin, generan una seal elctrica. Dos materiales tpicos en los sensores piezoelctricos son el cuarzo y el titanato de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150 C en servicio continuo y de 230 C en servicio intermitente.

Son elementos ligeros, de pequeo tamao y de construccin robusta. Su seal de respuesta a una variacin de presin es lineal y son adecuados para medidas dinmicas, al ser capaces de respuestas frecuenciales de hasta un milln de ciclos por segundo.Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios de temperatura y de experimentar deriva en el cero. Asimismo, su seal de salida es relativamente dbil por lo que precisan de amplificadores y acondicionadores de seal que pueden introducir errores en la medicin.

INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL

DEFINICIN DE INSTRUMENTACIN

Instrumentacin: es el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en ste.El instrumento ms conocido y utilizado es el reloj, el cul nos sirve para controlar el uso eficaz de nuestro tiempo.En otras palabras, la instrumentacin es la ventana a la realidad de lo que esta sucediendo en determinado proceso, lo cual servir para determinar si el mismo va encaminado hacia donde deseamos, y de no ser as, podremos usar la instrumentacin para actuar sobre algunos parmetros del sistema y proceder de forma correctiva.La instrumentacin es lo que ha permitido el gran avance tecnolgico de la ciencia actual en casos tales como: los viajes espaciales, la automatizacin de los procesos industriales y mucho otros de los aspectos de nuestro mundo moderno; ya que la automatizacin es solo posible a travs de elementos que puedan sensar lo que sucede en el ambiente, para luego tomar una accin de control pre-programada que actu sobre el sistema para obtener el resultado previsto.CARACTERSTICA DE LOS INSTRUMENTOSDe acuerdo con las normas SAMA (Scientific Apparatus Makers Association), PMC20, las caractersticas de mayor importancia, para los instrumentos son:CAMPO DE MEDIDA O RANGO (RANGE)Es el conjunto de valores dentro de los lmites superior e inferior de medida, en los cuales el instrumento es capaz de trabajar en forma confiable. Por ejemplo, un termmetro de mercurio con rango de 0 a 50 grados celsius. Espectro o conjunto de valores de la variable de medida que estn comprendidas dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisin del instrumento. Viene expresado estableciendo los dos valores extremos. ALCANCE (SPAN)Es la diferencia entre el valor superior e inferior del campo de medida. Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. Para el caso del termmetro del ejemplo, el SPAN ser de 50 grados celsius. ERROREs la diferencia que existira entre el valor que el instrumento indique que tenga la variable de proceso y el valor que realmente tenga esta variable en ese momento.

EXISTEN TRES TIPOS DE ERRORES:Errores grandes (gross errors): Son en general de origen humano, como la mala lectura de los instrumentos, ajuste incorrecto y aplicacin inapropiada, as como equivocaciones en los clculos. Errores sistemticos: Se deben a fallas de los instrumentos, como partes defectuosas o gastadas, y efectos ambientales sobre el equipo del usuario. Errores aleatorio: Generalmente son la acumulacin de un gran nmero de errores muy pequeos cuyo origen es difcil de identificar. Estos errores normalmente son de preocupacin para mediciones con un alto grado de exactitud. Los errores aleatorios se pueden analizar estadsticamente.Los errores sistemticos (y tal vez tambin los aleatorios) pueden ser clasificados en estticos y dinmicos.Errores estticos: Si el proceso est en condiciones de rgimen permanente, el error es esttico.Este error normalmente se origina por las limitaciones de los dispositivos de medicin o las leyes fsicas que gobiernan su comportamiento.Errores dinmicos: Siempre que las condiciones sean de cambio continuo existir un error dinmico que se presentar en retrasos en la medicin. Esto est influido por el tipo de acoplamiento, los materiales, el proceso a medir, etc.ESCALA COMPLETA DE SALIDA Esto es la diferencia algebraica entre las seales elctricas de salida medidas con el mximo estmulo de entrada y el mnimo estmulo de entrada. Esto debe incluir toda desviacin de la funcin de transferencia lineal. En la figura SFS es la escala completa de salida.EXACTITUD (o inexactitud, accuracy)En las especificaciones de un sensor, esto realmente quiere decir falta de exactitud. Est es la razn de la mxima desviacin de un valor representado por el sensor con respecto al valor ideal. Normalmente este valor se da en %.EJEMPLO:Un sensor de desplazamiento lineal idealmente debera generar 1mV por 1mm de desplazamiento. Sin embargo, en un experimento, un desplazamiento de 10mm produjo una salida de 10.5 mV. Considerando slo este valor de mV se esperara que el desplazamiento hubiera sido de 10.5 mm que es 0.5 mm ms que la realidad. Esta desviacin indica una exactitud (o falte de) de 5%. A el valor de la desviacin se le llama error. PRECISINEsto es la tolerancia mnima de medida que permitir indicar, registrar o controlar el instrumento. En otras palabras, es la mnima divisin de escala de un instrumento indicador. Generalmente esta se expresa en porcentaje (%) del SPAN. La precisin de un instrumento indica su capacidad para reproducir cierta lectura con una exactitud dada.EJEMPLO: Se est midiendo un voltaje conocido de 100V. Se toman 5 lecturas con cierto voltmetro y los valores encontrados son 104, 103, 105, 103, 105. Dadas estas lecturas, cul es la exactitud y cul es la precisin del instrumento.R. Ya que la desviacin mxima del instrumento es 5V de la entrada real de 100V, se tiene una exactitud de 5%. La precisin del instrumento la da la desviacin mxima de la media de las lecturas, en este caso, 1%.ZONA MUERTA (DEAD BAND)Es el mximo campo de variacin de la variable en el proceso real, para el cual el instrumento no registra ninguna variacin en su indicacin, registro o control. Es el rea de valores de la variable que no hace variar la indicacin del instrumento

Fig.: Zona muerta SATURACIN Es el rea en la cual el instrumento ha sobrepasado su capacidad mxima de operacin por lo que se presenta un comportamiento distinto a la operacin normal y por lo tanto, no confiable.SENSIBILIDADEs la relacin entre la variacin de la lectura del instrumento y el cambio en el proceso que causa este efecto.REPETIBILIDADEs la capacidad de un instrumento de repetir el valor de una medicin, de un mismo valor de la variable real en una nica direccin de medicin.HISTERESISSimilar a la repetibilidad, pero en este caso el proceso de medicin se efectuara en ambas direcciones. Un error de histresis es la desviacin de la seal de salida del sensor en un punto especfico de la seal de entrada. Cuando se le aproxima al punto desde direcciones opuestas

Fig. : Histresis EJEMPLO: Un termmetro de 49 C en un objeto de 50 C cuando el objeto pasa de ms fro a ms caliente y 51 C cuando pasa de caliente a ms fro.En este caso la histersis es 1 C. De la funcin de transferencia ideal.CAMPO DE MEDIDA CON SUPRESIN DE CEROEs aquel rango de un instrumento cuyo valor mnimo se encuentra por encima del cero real de la variableCAMPO DE MEDIDA CON ELEVACIN DE CEROEs aquel rango de un instrumento cuyo valor mnimo se encuentra por debajo de cero de las variablesCAMPO DE MEDIDA CON ELEVACIN DE CEROEs aquel rango de un instrumento cuyo valor mnimo se encuentra por debajo de cero de las variablesEn el caso de sensores : Impedancia de salida: Este parmetro toma relevancia cuando se quiere hacer una buena interfase con un circuito electrnico. La impedancia del sensor (Zout) se conecta en paralelo o en serie segn se maneje corriente o voltaje.

Fig. : Impedancia de salidaCondiciones de almacenamiento: Tiempo mximo y mnimo, humedad relativa mxima y mnima, presencia de gases, etc.Estabilidad de largo plazo: Se refiere a el envejecimiento de los materiales que repercute en un cambio irreversible en las propiedades elctricas, mecnicas, qumicas o trmicas del sensor.Algunos sensores se pueden someter a envejecimiento acelerado para mejorar sus caractersticas.Efectos trmicos: Se pueden especificar por bandas de los lmites de operacin.

EJEMPLO:Accuracy 1 % de 0 a 50 C 2 % de - 20 a 0 C y de 50 a 100 C. 3 % fuera de esos rangosLimites de operacin: de - 40 a 150 C.Error de autocalentamiento: Es especificado cuando una seal de excitacin es absorbida por un sensor y su temperatura es afectada de tal manera que afecta su exactitud.

CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOSExisten dos formas de clasificar los instrumentos las cuales son:a.- De acuerdo a su funcin en el proceso.b.- De acuerdo a la variable de proceso que miden.Este modo de clasificarlos no es necesariamente el nico, pero se considera bastante completo. De acuerdo a su funcin estos sern: Instrumentos indicadores: son aquellos que como su nombre bien dice, indican directamente el valor de la variable de proceso. Ejemplos: manmetros, termmetros, etc. Instrumentos ciegos: son los que cumplen una funcin reguladora en el proceso, pero no muestran nada directamente. Ejemplos termostatos, presostatos, etc. Instrumentos registradores: en algunos casos podr ser necesario un registro histrico de la variable que se estudia en un determinado proceso. en este caso, se usaran instrumentos de este tipo. . Elementos primarios: algunos elementos entran en contacto directo con el fluido o variable de proceso que se desea medir, con el fin de recibir algn efecto de este (absorben energa del proceso), y por este medio pueden evaluar la variable en cuestin. (placa orificio) Sensor: Un sensor es un dispositivo que recibe una seal o estmulo y responde con una seal elctrica. Esto es independiente de si el sensor requiere excitacin o no para generar la seal elctrica. Ejemplos: Sensor piezoelctrico, termopar, galga extensiomtrica Transmisores: estos elementos reciben la variable de proceso a travs del elemento primario, y la transmiten a algn lugar remoto. Estos transmiten las variables de proceso en forma de seales proporcionales a esas variables. Transductores: son instrumentos fuera de lnea (no en contacto con el proceso), que son capaces de realizar operaciones lgicas y/o matemticas con seales de uno o ms transmisores. Paquete manufacturado que produce un voltaje de salida correspondiente a una variable o estmulo de entrada. Ejemplos: Celdas de carga, acelermetros, etc. Convertidores: en ciertos casos, la seal de un transmisor para ser compatible con lo esperado por el receptor de esa seal, en ese caso se utilizara un elemento convertidor para lograr la ante mencionada compatibilidad de seal Receptores: son los instrumentos que generalmente son instalados en el panel de control, como interfase entre el proceso y el hombre. Estos reciben las seal de los transmisores o de un convertidor. Controladores: este es uno de los elementos ms importante, ya que ser el encargado de ejercer la funcin de comparar lo que esta sucediendo en el proceso, con lo que realmente se desea que suceda en l, para posteriormente, en base a la diferencia, envi una seal al proceso que tienda a corregir las desviaciones. Elemento final de control: ser este elemento quien reciba la seal del controlador y quien estando en contacto directo con el proceso en lnea, ejerza un cambio en este, de tal forma que se cambien los parmetros hacia el valor deseado. Ejemplo: vlvulas de control, compuertas, etc. De acuerdo a la variable de proceso que miden: Esta clasificacin, como su nombre lo indica, se referir a la variable de proceso que tratemos de medir. En la actualidad, se pueden medir, casi sin excepcin, todas las variables de proceso existentes, sin embargo, algunas se medirn de forma directa y otras indirectamente.DIAGRAMAS DE FLUJOEL diagrama de flujo de procesos es uno de los documentos ms importantes para el ingeniero de diseo de instrumentacin.En ste se presentan de una forma secuencial los equipos involucrados en el proceso, as como los datos de proceso deseables y las expectativas de los rangos de variacin, caractersticas ms resaltantes de los equipos, sentidos de fluidos y cualquier otro dato de proceso relevante para el diseo de la Ingeniera, no solo de instrumentacin, sino ms importante an, para todas las disciplinas.Ahora bien, el diagrama de flujo informa sobre que es lo que se espera que el proceso haga y como lo har, pero en raras ocasiones, se indica en ste los puntos y variables que se desean controlar. Para determinar este punto, se requerir del consenso de las disciplinas de procesos e instrumentacin.A partir de ese momento, se definirn los puntos de medicin, las caractersticas de los fluidos de procesos, los rangos de las variables y cules variables se desean indicar y/o controlar, y/o registrar.Esta parte de la fase inicial de diseo suele ser difcil por muchos factores, tales como: los criterios del proceso que se desea controlar no estn claros, en cuyo caso, las experiencias anteriores similares del ingeniero instrumentista puede ser muy valiosas, o como en muchos otros, los datos del proceso pueden no ser accesibles bien sea, que no se pueden estimar con facilidad o en el caso de plantas existentes en expansin, no se dispone de estos datos, por lo cul habr que proceder a un levantamiento de campo de esos valores.TRANSDUCTORES Y SEALES DE CAMPOTransductor es todo dispositivo o elemento que convierte una seal de entrada en una de salida pero de diferente naturaleza fsica. Normalmente se desea transformar seales de las variables fsicas o qumicas que deseamos medir, en magnitudes elctricas que son las que manejamos con ms facilidad en instrumentacin. La salida del transductor es una funcin conocida de la magnitud de entrada y la relacin entre ambas (magnitud a medir y salida del transductor) puede no ser lineal, aunque se prucura que lo sea para simplificar su tratamiento.

Aunque lo ms habitual es que una de las dos formas de energa que intervienen en el proceso de transduccin sea elctrica, no siempre es cierto. Pensemos por ejemplo en los micrfonos pticos en los que el sonido produce deformaciones en una lmina metlica en la que se refleja un haz luminoso. La seal de salida es una variacin en el brillo del haz reflejado que posteriormente ser convertida mendiante un fotodetector (que no es ms que un transductor electroptico) a una seal elctrica.La seal elctrica tal como la proporciona un transductor no es, en general, directamente utilizable por un sistema de adquisicin de datos conectado a un ordenador. Por eso suele someterse a estas seales a una serie de procesos tpicos. Estos pueden ser entre otros: aislamiento, acoplo de impedancias, cambios de nivel o tipo de la seal, amplificacin, filtrado, linealizacin, clculos varios (p. ej. ), etc. Estos procesos pueden efectuarse en el propio transductor, en el sistema de adquisicin de datos o en un punto intermedio.Uno de los procesos deseados suele ser la amplificacin o conversin de la seal al rango de tensin usual en los sistemas de adquisicin de datos (0 a 10V); esto puede requerir una atenuacin para seales ms elevadas, o una amplificacin apropiada para las de niveles bajos. Otro es su transformacin al rango habitual de corriente en proceso de datos de campo (4 a 20 mA), para poder transmitirlos por cable trenzado a distancia. La transmisin en corriente proporciona una notoria inmunidad al ruido ya que la informacin no es afectada por cadas de tensin en la lnea, impulsos parsitos, resistencias o voltajes inducidos por contaminacin electromagntica, etc.Desde el punto de vista de las seales que proporcionan estos transductores se pueden clasificar en:1) Transductores de resistencia variable 2) Transductores de reactancia variable (capacitivos o inductivos) 3) Transductores generadores de carga 4) Transductores generadores de tensin 5) Transductores generadores de corriente 6) Transductores digitalesEn esta pequea lista no estn incluidos todos los tipos posibles pero s los ms habituales.Los dos primeros son de tipo pasivo (no generan seal, slo la transforman, el resto se consideran activos (s generan seal). El hecho de que generen una seal no implica necesariamente que deban ser alimentados de forma externa. Como ejemplo tenemos los transductores piezoelctricos que generan una tensin entre sus dos extremos, cuando son sometidos a presin o deformacin.Para su introduccin en un sistema de instrumentacin con osciloscopios digitales o conexin a ordenador, los que generan seal no presentan problemas ya que pueden ser conectados directamente al ordenador. Hay materiales que permiten variar su resistencia como respuesta a casi cualquier fenmeno fsico: temperatura, presin, humedad, etc., por lo que la variedad de este tipo de transductores es inmensa.

Fig.: La transformacin de una variable fsica en elctrica

Transductores de resistencia variableSon muy populares y se utilizan en la medida de numerosas variables, ya que es la salida de aquellos que utilizan potencimetros lineales de cursor deslizante, galgas extensiomtricas, termmetros resistivos (termorresistencias RTD y termistores), magnetorresistencias, resistencias dependientes de la luz (LDR), higrmetros resistivos, etc.Para obtener una seal de salida se deben tener en cuenta dos fenmenos, el primero es la necesidad de una alimentacin elctrica ya que la resistencia en s no genera ninguna seal y el segundo es que esta alimentacin influye en la salida por el posible autocalentamiento del transductor.La medida de la resistencia se puede hacer de forma directa, es decir, como una aplicacin de la ley de Ohm midiendo la corriente que la atraviesa a una cierta tensin o la tensin que cae en ella a una corriente constante. Pero el mtodo ms usado por ser el ms preciso y sensible es el que utiliza un puente de Wheatstone. Sobre este tipo de medidas existe una gran bibliografa que se puede encontrar en cualquier texto de instrumentacin. Su salida se realiza a travs de un amplificador diferencial que proporciona una seal en tensin, que es la ms usada como entrada de un sistema de adquisicin de datos conectado a un ordenador personal.Transductores de reactancia variable (capacitivos o inductivos)Los transductores capacitivos son muy usados cuando se quiere detectar desplazamientos muy pequeos (hasta 10-9cm.), ya que poseen una gran estabilidad y precisin. Tambin se utilizan para medida de niveles de lquidos conductores o dielctricos, medida de espesores de dielctricos, etc. Los transductores inductivos son muy usados ya que se incorporan en muchos equipos que los usan como transformadores de desplazamientos en seales elctricas. Se suelen dividir en tres grupos principales: los de reluctancia variable, los de corrientes de Foucault y los transformadores diferenciales (LVDT).La medida en estos transductores se debe realizar en alterna y por lo tanto a continuacin, deber haber un sistema de conversin de alterna a continua, que puede ser de valor eficaz, de valor medio o de pico. La medida propiamente dicha se puede hacer por medio de un divisor de tensin aplicando directamente la ley de Ohm, utilizando un puente de alterna o un oscilador de frecuencia variable. En cualquier caso su paso a tensin continua es necesario para su utilizacin en un sistema de adquisicin de datos por ordenador.Transductores generadores de cargaEn realidad los transductores generadores de carga son generadores de corriente pero en estado de reposo poseen resistencias muy altas y por lo tanto corrientes muy bajas. Son muy usados para medida de radiacin, clulas fotoelctricas, clulas de ionizacin, transductores piezoelctricos. Su medida depende del transductor y del uso que se desee de la medida. Si se desea una medida continua se utilizan amplificadores, convertidores tensin-corriente o amplificadores de carga. Pero si se desea analizar los impulsos (nmero, tensin mxima, etc.) debern utilizarse amplificadores y analizadores de impulsos.Transductores generadores de tensinEstos transductores estn bastante extendidos. Destacan los termopares, pHmetros, medidores Redox, etc. Adems, numerosos equipos que no generan esta salida directamente del sensor, la presentan en su salida por medio de conversiones electrnicas internas. La ventaja que presentan es que no necesitan ninguna accin para su introduccin en sistemas de adquisicin de datos por ordenador salvo quizs, una adaptacin de niveles de tensin. Su desventaja es la transmisin a distancia ya que sta puede ser afectada por ruidos.Transductores generadores de corrienteExisten numerosos transductores que presentan salida en corriente, ya que es la salida ms extendida en equipos de instrumentacin para la transmisin de seales de campo (4-20 mA), por lo que la transformacin en tensin de estas seales es una prctica muy generalizada, antes de introducirlas en el sistema de adquisicin de datos que suele trabajar en tensin. La conversin corriente-tensin se realiza simplemente usando una resistencia de precisin.Transductores digitalesEstos transductores son muy utilizados en equipos electromecnicos para indicar acciones, por ejemplo finales de carrera, interruptores de diferentes magnitudes, alarmas, etc. Desde el punto de vista de su introduccin al ordenador no presentan ms problema que la adaptacin de sus niveles de tensin.SISTEMAS DE ADQUISICIN DE DATOSLos sistemas digitales de control se utilizan ampliamente debido a su bajo coste en comparacin con los analgicos. Presentan ventajas en cuanto inmunidad al ruido, precisin y facilidad de implementar funciones complejas. El principal inconveniente es que tienen una respuesta ms lenta, aunque para la mayora de las aplicaciones esto no es un inconveniente. Los sistemas de control de procesos con realimentacin computerizada se utilizan en muchas industrias para controlar sus distintos procesos de fabricacin. En el mundo fsico, las variables son continuas y es preciso transformarlas, amplificarlas y convertirlas a variables digitales para que un sistema digital las pueda procesar. Los sistemas de adquisicin de datos realizan todas estas funciones. En otras palabras, los sistemas de adquisicin y conversin de datos se usan para procesar seales analgicas y convertirlas en digitales para su posterior procesamiento o anlisis mediante computador o en nuestro caso en un ordenador personal. En general, un sistema de adquisicin de datos toma una magnitud fsica tal como presin, temperatura, posicin, etc. y la convierte en una tensin o corriente elctrica que ser posteriormente muestreada y cuantificada (digitalizada). Una vez conseguido esto, todo el posterior tratamiento de la seal se realiza por circuitos electrnicos digitales.En principio tiene lugar un tratamiento electrnico y al terminar ste, la seal se convierte en digital mediante un convertidor o conversor A/D (analgico/digital). Esta salida digital puede ir a diferentes sistemas digitales tales como un ordenador, un controlador digital, un transmisor de datos digital, etc.Un circuito completo de adquisicin de datos se indica en la figura siguiente con todos los componentes fundamentales y sus interconexiones.

Fig. - Esquema general de un sistema de adquisicin de datosLa entrada al sistema (el parmetro fsico a medir), se convierte en una magnitud elctrica por el transductor y sta se lleva a la entrada del amplificador. La misin de ste es preparar la seal de salida del transductor al nivel de tensin necesario (1 a 10V) para atacar al siguiente circuito analgico. Sigue al amplificador un filtro activo paso baja, usado para eliminar los componentes de alta frecuencia o ruido de la seal. En ocasiones se puede necesitar hacer con la seal alguna operacin no lineal en cuyo caso sta se puede hacer antes o despus del filtrado.A continuacin, la seal va a un multiplexor analgico en el que cada canal de entrada es conectado secuencialmente a la salida durante un periodo de tiempo especificado. De esta forma los circuitos que siguen al multiplexor son compartidos secuencialmente por un cierto nmero de seales analgicas.La salida del multiplexor analgico va a un circuito de muestreo y retencin ('sample and hold'), el cual muestrea la salida del multiplexor en un momento determinado y mantiene el nivel de tensin en su salida hasta que el conversor (A/D) realiza la conversin. Por ltimo, la programacin y secuencia de tiempos de la operacin se realiza por los circuitos de control que a partir de las salidas digitales de control, procedentes del ordenador personal, controla al multiplexor, 'sample and hold' y conversor A/D.