Fundamentos de Transductores Industriales: Velocidad, Temperatura y Dinámica de Sistemas

Transductores 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.

Tacómetros Mecánicos

Los tacómetros mecánicos se dividen en varios tipos:

Contador de Revoluciones

El más sencillo es el **contador de revoluciones**, que consiste en un **tornillo sin fin** 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.

Tacómetro Centrífugo

El **tacómetro centrífugo** va provisto de dos bolas que, por efecto de la **fuerza centrífuga**, se alejan tanto más del eje cuanto mayor sea su velocidad angular. De esta manera, se produce la compresión de un resorte que va unido a una aguja indicadora que señala sobre una escala de velocidad angular.

Tacómetros Eléctricos

Estos utilizan **transductores** que convierten la velocidad de giro en una **señal eléctrica**. Existen distintos tipos:

• Tacómetro de arrastre
• Tacómetro de frecuencia
• Tacómetro de inducción
• Tacómetro de corriente alterna
• Tacómetro de corriente continua

Transductores de Temperatura

Una de las **mediciones más importantes** y que se realizan con mayor frecuencia en los procesos industriales es la de la **temperatura**. Esta medición puede llevarse a cabo por medio de termorresistencias, termistores, termopares o pirómetros de radiación.

Termorresistencias (RTD)

Los **transductores de resistencia metálica** se conocen como **RTD** (Resistance Temperature Detector). Consisten en un hilo metálico cuya resistencia varía con la temperatura de acuerdo con la expresión:

$$R_t = R_o \cdot [1 + \alpha(T - T_o)]$$

Termistores

Son **resistores variables** con la temperatura, pero no consisten en conductores metálicos, como las RTD, sino en **semiconductores**. Pueden ser de dos tipos:

• NTC (Negative Temperature Coefficient): Poseen un **coeficiente de variación de la resistencia con la temperatura negativo** y de valor elevado.
• PTC (Positive Temperature Coefficient): El valor de la temperatura de cambio se halla comprendido entre 50 y 140 ºC. Este cambio es muy rápido y por ello las PTC no se utilizan para medidas continuas, sino para **medidas puntuales** que sirvan para activar una alarma.

Termopares

Se basan en el **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**. Si se intercala un milivoltímetro, este nos señala una **diferencia de potencial** que será dependiente de la diferencia de temperaturas entre la soldadura caliente y fría.

Dinámica y Respuesta de Sistemas

Función de Transferencia

Es el cociente entre las **transformadas de Laplace** de las señales de salida y de entrada. Se usa para conocer de forma inmediata la transformada de Laplace de la salida. Calculando la transformada inversa se obtiene la **respuesta en el tiempo**.

Respuesta Permanente (Régimen Estacionario)

Es la que ofrece un sistema en el momento en que sus variables se han estabilizado y presentan un **valor normal de funcionamiento**.

Respuesta Transitoria

Se produce en un sistema cuando, al estar sus variables sin estabilizar, aún no ha alcanzado el **régimen permanente**. Esta parte de la respuesta tiende a anularse a medida que va transcurriendo el tiempo.