Tecnologías de Sensores y Medición en Sistemas Automotrices e Industriales

Tecnologías de Medición y Sensores en Sistemas Industriales y Automotrices

Medidores Clásicos de Presión

Los medidores de presión son dispositivos fundamentales para el control y la monitorización en diversos sistemas. Se clasifican principalmente en:

• Medidores Mecánicos de Medida Directa

  Estos instrumentos miden la presión comparándola directamente con la ejercida por un líquido de referencia. Son robustos y fiables para ciertas aplicaciones.

• Medidores Neumáticos

  Utilizan componentes mecánicos que buscan el equilibrio entre las fuerzas de expansión provocadas por la presión a medir y las fuerzas de restitución del propio elemento sensor. Su funcionamiento se basa en principios de equilibrio de fuerzas.

Sensores de Presión en el Automóvil

En el ámbito automotriz, los sensores de presión son cruciales para el correcto funcionamiento y la eficiencia del motor y otros sistemas. La tecnología de estos sensores ha evolucionado significativamente:

• Principio de Funcionamiento: Curvatura de la Membrana

  La curvatura de una membrana sensible es un principio común en muchos sensores de presión. Esta curvatura depende de la diferencia de presión existente entre sus lados superior e inferior. En función de esta característica, se pueden obtener sensores para medir:

  • Presiones Absolutas: Referenciadas al vacío absoluto.
  • Presiones Relativas: Referenciadas a la presión atmosférica.
  • Presiones Diferenciales: La diferencia entre dos puntos de presión.

• Sensor de Capa Gruesa

  Estos sensores se utilizan como componentes independientes o integrados en sistemas más complejos. El sensor está dividido en una célula de medición de presión y un compartimento para el circuito de evaluación, lo que permite una señal procesada y precisa.

• Sensores de Presión Micromecánicos

  Una ventaja significativa de los sensores micromecánicos es la posibilidad de integrar adicionalmente un sensor de temperatura en el mismo encapsulado. Esto simplifica el montaje y reduce el número de componentes necesarios para medir tanto la temperatura como la presión simultáneamente.

Tipos Específicos de Sensores

Existen diversas tecnologías de sensores, cada una con principios de funcionamiento y aplicaciones específicas:

• Sensor Piezoeléctrico

  Se basan en materiales cristalinos que son capaces de generar un potencial eléctrico en respuesta a una deformación mecánica. Al actuar la presión sobre el elemento piezoeléctrico, varía el reparto de las cargas en el material, generando una señal eléctrica proporcional a la presión.

• Sensor MAP (Manifold Absolute Pressure)

  El sensor MAP mide el vacío o la presión absoluta generada en el múltiple de admisión del motor. Este dispositivo siempre está ubicado estratégicamente sobre el múltiple de admisión para proporcionar datos críticos a la unidad de control del motor.

• Sensores Potenciométricos

  Estos sensores utilizan una resistencia variable para determinar una posición o un valor. Se dividen en:

  • De Pista Conductiva

    Están formados por un soporte aislante sobre el que se fija una película de carbón que forma la resistencia. Esta variará dependiendo de la posición del cursor sobre la película. Cuanto más fina sea la película, mayor resolución se obtendrá en la medición.

  • Bobinados

    La resistencia está formada por un hilo metálico bobinado sobre un soporte aislante. La resistencia de salida vendrá dada por el número de espiras entre el cursor y uno de los extremos del potenciómetro. Cuanto mayor sea el número de espiras, mayor resolución se tendrá.

Componentes y Sensores Clave en la Gestión Electrónica del Motor

La gestión electrónica moderna de los vehículos depende de una red de sensores y un módulo de control centralizado:

• Módulo de Control Electrónico (ECU)

  El módulo de control electrónico, o ECU, es el cerebro del sistema. Contiene componentes esenciales como:

  • Un regulador de tensión.
  • Una resistencia limitadora de corriente.
  • Un circuito procesador de la información (referencia a un dibujo no incluido en el texto).

• Sensor TPS (Throttle Position Sensor)

  Su función es enviar una señal de tensión proporcional al ángulo de apertura de la mariposa de aceleración. En algunos sensores se implementan contactos adicionales para indicar posiciones particulares, como el punto de mínima apertura, lo que es crucial para el control del ralentí.

• Sensor Volumétrico (Caudalímetro)

  Este tipo de caudalímetro se utilizó ampliamente en los sistemas de inyección electrónica. Registra la cantidad de aire aspirado por el motor, transformando este valor en una señal eléctrica que, junto con las revoluciones del motor, sirve de punto de partida para el cálculo preciso de la cantidad de gasolina necesaria en la inyección.

• Pedal Acelerador Electrónico (Drive-by-Wire)

  El sistema de acelerador electrónico es un dispositivo que elimina la conexión mecánica tradicional (cable) que existe entre el pedal del acelerador y la mariposa ubicada en el colector de admisión. Esto permite un control más preciso y flexible de la aceleración, así como la integración con otros sistemas electrónicos del vehículo.