Capítulo 2. Sensores. Sistema de control de calentamiento de aire en lazo cerrado. Función de transferencia de un sensor lineal de acción directa

Transcripción

1 Sistema de control de calentamiento de aire en lazo cerrado Temperatura de consigna egulador Capítulo. Sensores Sensor de temperatura T Válvula de dos vías Actuador Suministro de agua caliente Batería de calentamiento Flujo de aire etorno de agua caliente - - Función de transferencia de un sensor Señal de salida, S Función de transferencia de un sensor lineal de acción directa Señal de salida, S Max Sensor no lineal S Banda de salida Sensor lineal S Min Min Banda de entrada Max Señal de entrada, E -3 E E Señal de entrada, E S KS ( E E) + S = ( > 0) K S -4

2 Función de transferencia de un sensor lineal de acción inversa Señal de salida, S S S E E Señal de entrada, E S K ( E E ) S -5 S + K S < 0-6 = ( ) Lámina bimetálica Metal con elevado coeficiente de dilatación Ejemplo: Latón (Cobre+Zinc) Metal con bajo coeficiente de dilatación Ejemplo: Invar (Hierro+Níquel) t<ta t=ta t>ta Disposición en espiral Indicador de temperatura -7-8

3 Sensor de bulbo y capilar Muelle Vástago Bulbo Capilar -9-0 Sistema de refrigeración por compresión Capilar Bulbo (conectado a la salida del evaporador) Elemento termostático Del condensador Ecualizador interno Cono Al evaporador Muelle Presión del bulbo. Presión a la entrada del evaporador. P 3 Presión ejercida por el muelle. Fuente: Haines. HVAC system design handbook. - Válvula de expansión termostática con ecualizador interno (Fuente: ASHAE) -

4 Capilar Bulbo (conectado a la salida del evaporador) Elemento termostático Del condensador Cono Al evaporador Ecualizador externo (conectado a la salida del evaporador) Muelle 3 bar Presión del bulbo. Presión a la salida del evaporador. P 3 Presión ejercida por el muelle. 3 bar -3 Válvula de expansión termostática con ecualizador externo (Fuente: ASHAE) -4 Características de los sensores resistivos metálicos Metal Margen de operación [ºC] c t [ºC - ] ρ(0ºc) [Ω m] Platino -50 a 000 0,0039, Níquel -50 a 50 0,0068 6, bar Cobre -50 a 50 0,004, bar -5-6

5 Puente de Wheatstone TD + V i V 0 - V V = i 0 TD V V -7 i Tipos de termistores PTC NTC Temperatura Temperatura -9-0

6 / 0 NTCs Curvas características Temperatura [ºC] Pt00 Comparación TDs-Termistores - - Definiciones de presión Presión por encima de la atmosférica Vacío Presión por debajo de la atmosférica Presión absoluta (Barométrica+Manométrica) Presión manométrica Presión absoluta nula (vacío perfecto) Presión barométrica Presión atmosférica absoluta -3-4

7 Presión en el seno de un fluido incompresible en reposo z = +ρgz P Presión ρ Densidad del fluido g Aceleración de la gravedad z Altura -5-6 Ley de conservación de la masa Si el flujo de masa no cambia: O bien: m & = & ρ m A v = ρ A v Si la densidad del fluido no cambia: ρ = A v = A v = cte = V& ρ Caudal -7-8

8 Ecuación de Bernouilli - Describe el comportamiento de un fluido ideal en movimiento: P + g z + ρ v = cte P Presión ρ Densidad del fluido ρ g Aceleración de la gravedad z Altura v Velocidad media del fluido Fluido ideal: - égimen estacionario (se cumple la ecuación de continuidad). - No viscoso (pérdidas de carga, o fricción, nulas). - Incompresible (ρ=cte)

9 Sensor de tubo abierto (tubo en U) P 0 P atm z z z P atm ρ fluido g z Manómetro de tubo en U P atm z P = Patm + ρgz

10 Tubos de Bourdon Sensores de diafragma Muelle Vástago Transductores piezorresistivos Medida de distintas presiones + V i +Δ V 0 -Δ V 0 Δ = Vi Δ ΔP Patm Sensor Sensor Vacío ( 3Pa) Sensor - -Δ +Δ V0 ΔP Manométrica Diferencial Absoluta

11 Sensores de flujo de presión diferencial Sensor de presión diferencial v A A v V& = C ε A ( P P ) A ρ A V& = v A = v A = A A A ( P P ) ρ -4 Fuente: ASHAE -4 Instalación del diafragma Fuente: ASHAE

12 Tubo de Venturi Toberas Sensor de presión diferencial Fuente: ASHAE -45 Fuente: ASHAE -46 Tubo de Pitot Pared del conducto Flujo Sensor de presión diferencial ( >) Fuente: ASHAE

13 Anemómetro de hilo caliente otámetros Fuente: ASHAE -49 Fuente: ASHAE -50 Detectores de caudal Sensores de hélice Fuente: Honeywell -5 Fuente: Honeywell -5

14 Sensores electromagnéticos Higrómetro de condensación ( espejo helado ) Fuente luminosa Células fotovoltaicas Espejo Comparador Sensor de temperatura Célula termoeléctrica de enfriamiento Higrómetro Dunmore Higrómetros capacitivos Cables de conexión Electrodo Base aislante Sal higroscópica Fuente: Honeywell -55 Fuente: Honeywell -56

15 Higrómetros capacitivos TD + V i V 0 - Fuente: Honeywell