Medida de temperatura

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Los sensores de temperatura son ubicuos, con multitud de aplicaciones. La más evidente es el control de procesos, en especial cuando involucran calentamientos o enfriamientos (calderas, equipos de aire acondicionado…), pero también cuando son sensibles a esta medida -por ejemplo, cuando implican reacciones químicas-. Otra importante función es la protección de equipos, normalmente para evitar altas temperaturas (bombas, transformadores, electrónica…), aunque también bajas, principalmente cuando pueden producirse congelaciones. Pero el uso de este tipo de sondas va más allá, porque muchos otros instrumentos (galgas extensiométricas, conductivímetros, niveles por presión diferencial, etc.) requieren ajuste de los valores en función de temperatura, y por tanto incorporan una PT100 o un termopar para corregir la salida.
A continuación describiré brevemente los distintos tipos de sensores de temperatura existente, su principio de funcionamiento y características.

  • Detector de temperatura resistivo o RTC (resistance temperature detector). Como su nombre indica, aprovechan la variación de la resistencia eléctrica que se produce en los metales cuando cambia su temperatura. Este comportamiento es aproximadamente lineal, y se puede modelar por medio de un coeficiente, el mismo que se emplea en los cálculos de secciones de conductores. A partir del cambio de conductividad de un hilo metálico de pequeña sección, se determina la temperatura a la que se encuentra. Dicho hilo normalmente se enrolla alrededor de un trozo de vidrio o cerámica y se sella para protegerlo. El material más empleado es el platino, por comportarse linealmente en un rango de temperaturas bastante amplio, de -200..850ºC, si bien también se usan cobre o níquel. Es habitual denominar a estos sensores por el símbolo del elemento que lo compone seguido de un número que expresa la resistencia en ohmios a los 0ºC. Así, una Pt100 está fabricada en platino y su sección y longitud es tal que a dicha temperatura ofrece una resistencia al paso de la corriente de 100Ω. Son también habituales las sondas Pt500 y Pt1000.
    Un inconveniente que presentan este tipo de sensores es que la medida se ve afectada por el cable con el que se conectan al conversor. Puesto que su sección será comparativamente mucho mayor, para longitudes pequeñas su efecto es despreciable. Sin embargo, si se extiende bastantes metros, en el conversor se verá una resistencia sensiblemente mayor y, por tanto, mediremos una temperatura más elevada. Para corregir este error se extiende un tercer cable paralelo a los dos que llegan al sensor, y se puentea en el extremo. Este tercer conductor nos arroja exactamente la resistencia que se debe descontar de la medida. Esta construcción se denomina a tres hilos. También se puede hacer una conexión a cuatro hilos para la misma función.

    Conexión a dos hilos
    Conexión a dos hilos
    Conexión a tres hilos
    Conexión a tres hilos
    Conexión a cuatro hilos
    Conexión a cuatro hilos
  • Termopar. Este tipo de sondas hace uso del efecto Seebeck o termoeléctrico. En la unión de dos metales diferentes se genera una pequeña diferencia de potencial, del orden de milivoltios, que es función del salto de temperatura entre esta unión y los extremos opuestos de los cables. A la soldadura se le denomina punto caliente y a los cabos contrarios, extremo frío.
    Termopar
    Termopar

    El potencial creado no es tan lineal como en los RTD, pero se puede aproximar polinómicamente para alcanzar igual precisión. La diferencia más notable es que es necesario disponer de una temperatura de referencia para poder determinar la del punto de medida. Para esta segunda temperatura se puede aprovechar algún fenómeno físico; por ejemplo, introducir los extremos en agua en el punto de congelación, a 0ºC. Una alternativa, obviamente, es emplear una segunda sonda de un tipo distinto. Los conversores de este tipo de instrumentación suelen contener un sensor de semiconductor para proporcionar el valor de referencia. Anotar que este sensor de referencia normalmente trabaja a temperatura ambiente y en un rango pequeño, por lo que sus exigencias son menores.
    Es importante, si es necesario prolongar los cables de un termopar, conservar los mismos metales conductores. Si se usan otros, se estarían añadiendo nuevos puntos de unión que generan potencial y falsean la medida. Dado el caso, habría que realizar una corrección en función de la temperatura de estas uniones intermedias.

    Termopar con dos temperaturas de referencia
    Termopar con dos temperaturas de referencia

    Los metales que conforman los termopares son típicamente aleaciones. Sus composición y características se definen mediante una letra, que sirve para denominarlos:

    Tipo Positivo Negativo Rango Características
    K cromel (Ni-Cr) alumel (Ni-Al) -180..1300ºC El más habitual, por bajo costo. Buena resistencia a oxidación. Debido al magnetismo del níquel, presenta desviación al superar el punto de Curie.
    J hierro constantán (Cu-Ni) -180..800ºC Alta sensibilidad, pero desviación a altas temperaturas, por el hierro.
    N crinosil (Ni-Cr-Si-Mg) nisil (Ni-Si-Mg) -270..1300ºC Buena resistencia a oxidación y estabilidad.
    R Pt-Rh Pt -50..1700ºC Altas temperaturas, pero baja sensibilidad.
    S Pt-Rh Pt -50..1750ºC Similar a la R. Se usa para medir el punto de fusión del oro, por su estabilidad.
    B Pt-Rh Pt-Rh 50..1820ºC Válido para muy altas temperaturas, pero su curva posee un mínimo a 21ºC que limita su uso a bajas temperaturas.
    T cobre constantán (Cu-Ni) -250..400ºC Bajo rango, pero buena sensitividad. El cobre permite medida diferencial.
    E cromel (Ni-Cr) constantán (Cu-Ni) -40..900ºC Alta sensibilidad.
  • Termistor. Como las RTD, aprovechan la variación de la resistencia con la temperatura, pero en su lugar emplean semiconductores. En su caso, la curva presenta poca linealidad, y se aproxima mejor por una hipérbole. Se agrupan en dos categorías en función del signo de coeficiente de temperatura: NTC (negative temperature coefficient) y PTC (positive temperature coefficient). Hay que recalcar que este coeficiente no es constante, sino que varía fuertemente con la temperatura. Al aumentar el número de portadores presente, la resistencia disminuye (NTC) si saltan a la banda de conducción, o aumenta (PTC) si se forman barreras de potencial en las fronteras del grano.
    Estos dos comportamientos diferentes orientan su uso de forma diferenciada. Los NTC se emplean en medición directa de temperatura, en rangos muy limitados. También para limitar las corrientes de arranque; una vez se calientan, la resistencia desciende acorde al paso a régimen nominal.
    Los PTC se usan en protecciones contra sobrecorrientes, a modo de fusibles reseteables. Conforme el semiconductor se calienta, aumenta la resistencia que se opone al paso de la corriente. Aprovechando dicho fenómeno, también se usan como temporizadores en bobinas desmagnetidoras, resistencias calefactoras con temperatura estable, etc.
  • Basado en semiconductor. Muy empleados en electrónica, por poder incluirse a bajo coste en un circuito integrado, hacen uso del cambio de voltaje que se produce en una unión PN al aumentar la temperatura. El sensor está formado en esencia por un transistor con base y colector acortados, aunque en la práctica se rodea de la circuitería adecuada para eliminar efectos de saturación de corriente (alternando entre dos fuentes), amplificar la señal, digitalizarla, etc.
    Sensor de temperatura de semiconductor. Autor: Biezl
    Sensor de temperatura de semiconductor. Autor: Biezl

    Su rango de temperatura es limitado (-50..150ºC). A cambio, ofrecen gran linealidad, sensibilidad, bajo coste y un tamaño muy reducido. Se usan ampliamente para proteger la electrónica de sobretemperaturas, aunque también en equipos de aire acondicionado, automóviles, equipos portátiles, etc.

Medida de caudal

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La elección de un caudalímetro para una aplicación suele ser una tarea delicada. Como en otro tipo de instrumentación, es necesario tener en cuenta factores de proceso: tipo de fluido (gas o líquido, mezcla, composición química), condiciones (rango de velocidades, dirección de flujo, temperaturas, densidades, etc.). También hay que estudiar precisión, coste, durabilidad y necesidades de mantenimiento. Pero además, suelen demandar requisitos de instalación especiales. En particular, muchos necesitan condiciones de flujo laminar para poder medir adecuadamente. Esto significa que no deben producirse turbulencias en sus cercanías, para lo cual se deben instalar en tramos rectos de suficiente longitud, separados de curvas, estrechamientos, bombas, etc. Muchos no son compatibles con tuberías vacías, por lo que hay que habilitarles un paso por un punto bajo. Gran parte, por último, no admiten mezcla de fases, de composición o sólidos en suspensión.
Antes de describir las diferentes tecnologías, anotar que los caudalímetros pueden arrojar su medida de acuerdo al volumen o a la masa que fluye, y se dice que son volumétricos o másicos respectivamente. La transformación de una magnitud a otra puede hacerse a través de la densidad, aunque ésta suele ser variable (cambios de composición, temperatura, presión).

    • Rotámetro. Consiste en un tubo transparente graduado cuya área crece ligeramente desde la base. En su interior, por donde se hace circular el flujo hacia arriba, hay un flotador de diámetro algo menor al tubo cónico. A determinada altura, la fuerza de empuje del fluido contrarresta la gravedad. No son equipos precisos, pero sí robustos, por lo que se emplean en aplicaciones donde se requiere asegurar el paso del líquido o gas.
      Rotámetro
      Rotámetro
    • De molino o paletas. Tienen en su interior unas aspas que giran a velocidad aproximadamente proporcional al caudal, dentro del rango de aplicación. Se le incorpora un mecanismo de conteo de revoluciones, generalmente uno o varios imanes en el rotor y bobinas o sondas de efecto Hall en el exterior. Son fiables, pero acusan desgaste por la presencia de elementos móviles. Una variante de estos equipos son los caudalímetros de turbina. Otra, para la velocidad del aire en campo abierto, son los anemómetros.
      Caudalímetro de paletas
      Caudalímetro de paletas
      Anemómetro
      Anemómetro
    • De desplazamiento positivo. El fluido empuja un elemento en una cavidad con dimensiones determinadas, y se mide el caudal según ciclos de operación. Pueden ser de pistón, de engranajes, o de tornillo, según el elemento que se desplace. El conteo se realiza con sistemas similares a los de paletas. Al igual que éstos, también sufren desgaste.

      Caudalímetro de engranajes
      Caudalímetro de engranajes
      Caudalímetro de tornillo
      Caudalímetro de tornillo

    • De presión diferencial. Se construyen instalando un transmisor de presión diferencial entre ambos lados de un estrechamiento de la tubería, como puede ser un disco de orificio. El caudal es proporcional a la raíz de la medida de presión. Este sistema es muy empleado por ser robusto y económico. Una variante suya son los caudalímetros con cono de V, donde el estrechamiento lo produce un cono en el interior de la tubería.
      Caudalímetro de presión diferencial
      Caudalímetro de presión diferencial
      Cono de V
      Cono de V

      También usan la medida de presión, aunque sin introducir apenas estrechamiento en la tubería, los tubos Pitot. Miden la diferencia entre un dos puntos a diferente distancia del centro y la traducen a velocidad aplicando la ecuación de Bernoulli.

      Tubo Pitot
      Tubo Pitot
    • Por diferenical de temperatura. Estos equipos introducen una pequeña resistencia calefactora en el fluido, y se mide el aumento de temperatura en su proximidad. El caudal es inversamente proporcional a la diferencia. Se mide caudal másico, poco afectados por cambios de presión.
      Caudalímetro térmico
      Caudalímetro térmico
    • Magnéticos. Su principio es de aplicación a fluidos conductivos, como el agua. Se genera un campo magnético perpendicular al flujo, cuyo desplazamiento de carga induce un campo eléctrico proporcional al caudal, por la ley de Faraday. No se produce ninguna pérdida de carga. Como inconveniente, el ya mencionado de que requieren un fluido conductivo.
      Caudalímetro magnético
      Caudalímetro magnético
    • Vortex. Estos equipos introducen una pequeña varilla perpendicular a la tubería, que induce turbulencias en el fluido. Estos vórtices se generan a derecha e izquierda, con una frecuencia proporcional al caudal. Para detectarlos, se usa un pequeño sensor piezoeléctrico o térmico. Son bastante precisos, requieren poco mantenimiento y producen poca pérdida de carga.
      Vórtices
      Vórtices
    • Ultrasónico. Emiten un sonido de alta frecuencia que se recibe algo más adelante o atrás en el sentido de desplazamiento. El efecto Doppler hace que la frecuencia con que se detecta varíe proporcionalmente con el caudal. Como gran ventaja, no son invasivos y pueden instalarse externamente a la tubería. Requieren condiciones de flujo laminar, por lo que precisan un tramo largo de tubería para evitar turbulencias.
      Caudalímetro ultrasónico
      Caudalímetro ultrasónico
    • De Coriolis. El fluido se hace pasar por un codo en el tubo que vibra por causa de un excitador. El paso de caudal hace variar la frecuencia de oscilación, lo que permite determinar el caudal másico.
      Caudalímetro de Coriolis
      Caudalímetro de Coriolis

     

Cómo leer la placa de un motor

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Los motores eléctricos vienen acompañados de una placa de características cuyo contenido mínimo viene establecido por las normas que dicta la IEC (Unión Europea) o la NEMA (Estados Unidos). Su información es necesaria para determinar su conexión y capacidades, pero incluye mucho más que lo que expresamente figura escrito. A continuación voy a detallar qué datos se pueden extraer de la placa de un motor asíncrono, tanto los visibles como los ocultos.

Placa de motor. Fuente: ingenieriaelectricafravedsa.blogspot.com.es
Placa de motor. Fuente: ingenieriaelectricafravedsa.blogspot.com.es

Las dos normas mencionadas coinciden en los datos básicos, que contemplan:

  • Fabricante.
  • Modelo.
  • Construcción: tipo de máquina, tamaño, número de fases…
  • Potencia nominal. Se trata de la potencia mecánica útil (kW) que entrega la máquina en las condiciones para las que se ha diseñado. No se debe confundir con la potencia eléctrica que consume, puesto que existen pérdidas de diverso tipo. Tampoco con la que puede desarrollar el equipo puntualmente, que es mucho mayor. En algunos casos se especifica régimen de servicio (S1 para funcionamiento continuo, S2 intermitente, etc.), determinante puesto que la potencia se define para unas circunstancias de funcionamiento concretas.
  • Tensiones a las que trabaja, según tipo de conexión, e intensidades nominales, así como frecuencia de la red. Normalmente la placa especifica dos tensiones y dos intensidades. La tensión más baja aplica a una conexión en triángulo y se asocia a la intensidad más elevada. La tensión más alta corresponde a la conexión de estrella (cada bobinado recibe la tensión de línea entre \sqrt{3}, es decir, la misma que antes), y la corriente será la más baja de ambas. Cuando figuran más tensiones, caso de motores de varias velocidades (doble estrella,
    delta estrella, doble delta…), suele acompañarse de diagramas especificando la conexión a bornes.
  • Velocidad a plena carga (rpm).
  • Factor de potencia.
  • Información adicional sobre el equipo: clase de protección (IP), aislamiento y temperatura, sentido de giro, eficiencia, factor de servicio, protecciones, letra o código de rotor bloqueado (corriente de arranque), peso, rodamientos…
  • Información adicional de producción: número de serie, año de fabricación, certificaciones…

Hasta aquí la información expresa en la placa. No obstante, hay mucho más que leer que no está directamente indicado, pero que es fácil extraer a partir de sus datos:

  • Velocidad de sincronismo. Es la velocidad a la que gira el campo magnético del estátor, y está determinada por la frecuencia de la red y el número de polos. En Europa (50Hz) una máquina de dos polos gira a 60s*50Hz=3000rpm. La velocidad de sincronismo de un motor tetrapolar será la mitad, 1500rpm; la de uno hexapolar, 1000rpm, y así sucesivamente.
  • Número de polos. Si no conocemos cuántos polos tiene el estátor, es fácil deducirlo. La velocidad asignada de un motor asíncrono, es decir, la de su rotor, está próxima a la de sincronismo, sin que pueda llegar a alcanzarla. En la imagen que encabeza esta entrada, el motor gira a 1415rpm a 50Hz. Esto nos lleva a deducir que la velocidad de sincronismo es de 1500rpm, la más próxima posible, y que por tanto, la máquina es de cuatro polos.
  • Desplazamiento en plena carga. Si n es la velocidad nominal y n1 la de sincronismo, por definición el desplazamiento es:
    s=\dfrac{n1-n}{n1} En el ejemplo previo, el desplazamiento es de 0,0567.
  • Consumo eléctrico. Puesto que se nos indica tensión, corriente y coseno de phi, es directo que el equipo absorbe una potencia eléctrica de \sqrt{3}UIcos\varphi.
  • Pérdidas, obtenidas como el consumo que acabamos de calcular menos la potencia útil desarrollada (la que indica la placa).
  • Rendimiento, como la potencia desarrollada entre la absorbida.
  • Pérdidas por efecto Joule en el rotor. En el circuito equivalente de un motor, y despreciando pérdidas por fricción, la potencia mecánica se asimila a la consumida por una resistencia de carga de valor R_{2}(\dfrac{1}{s}-1). Conocida ésta y el desplazamiento, es directo el cálculo de R_{2} y las pérdidas que produce.
  • Potencia que atraviesa el entrehierro, como la potencia mecánica por \dfrac{1}{1-s}.
  • Torque. Por definición, es el cociente entre la potencia mecánica que produce el equipo y su velocidad de giro. Me refiero obviamente al par nominal; el real depende de la carga que se acople. En cualquier caso, es sencillo derivar el torque para un deslizamiento dado.

Con la disposición de alguna información adicional, como la que proporcionan los ensayos de rotor libre o bloqueado, se puede aún extraer más información, tal y como torque máximo, pérdidas por rozamiento, etc. En cualquier caso, como quería mostrar, una placa de motor resume todo lo necesario para conocer en qué circunstancias se puede usar, cuál será su comportamiento y qué conexiones requiere.

Desnudando a Maxwell

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La primera vez que viste las ecuaciones de Maxwell te resultaron crípticas. Hermosas por su simetría, valiosas por su elegancia e iluminación, pero altivamente abstractas. Sin embargo, las siguientes visitas demuestran que aquella complejidad era una ilusión: son abstractas, cierto, pero claras y sencillas. Si no has tenido esa segunda oportunidad, te invito a repasarlas.
Antes de entrar en harina, quiero hacer varias consideraciones. En primer lugar, las ecuaciones de Maxwell son una descripción fragmentada de un ente único, que es el campo electromagnético. Por eso, hay que aproximarse a cada igualdad consciente de que sólo nos revela una faceta parcial. En particular, debemos desechar los conceptos independientes de electricidad y magnetismo. No es que estén atados; son una y la misma cosa. De hecho, se podría decir que las ecuaciones de Maxwell existían antes de Maxwell, y su hallazgo fundamental fue reunirlas.
En segundo lugar, se dice que de ellas deriva todo el electromagnetismo. Esta afirmación requiere matices. Sin ir más lejos, no podríamos deducir la ley de Ohm. O la de Hopkinson, su equivalente magnético. Ambas se consideran leyes experimentales, pero son medulares en el desarrollo de circuitos.
Por último, el legado de Maxwell es una teoría clásica, pero en la naturaleza los campos, y en particular el electromagnético, están cuantizados. En contextos muy determinados se dan fenómenos, como el efecto Hall cuántico, o los mismos orbitales atómicos, que no pueden explicarse sin tener esta consideración en cuenta.
Dicho esto, vamos a desnudar el significado de estas ecuaciones. Voy a expresarlas en notación diferencial, por resultar, creo, más intuitiva. E intentaré, sin perder excesiva rigurosidad, explicar lo mejor posible su simbología.

  • Ley de Gauss.

    \nabla\vec{D}=\rho
    Con esta expresión tan sucinta se está indica que las cargas (q) son fuente del campo eléctrico (\vec{E}). Para ser escrupulosos, la expresión que he usado contiene la densidad de carga (\rho) y el desplazamiento eléctrico (\vec{D}), pero esto no desvirtúa el significado. El operador divergencia \nabla apunta a un elemento que está la misma dirección que el vector al que acompaña; referido a un campo, nos habla del origen o destino de su flujo. Mejor dicho, señala la dirección de variación máxima.
    Así, podemos entender que las líneas de campo eléctrico tienen siempre una fuente, a la que llamamos carga. Y será positiva o negativa según la dirección:

    Campo eléctrico
    Campo eléctrico. Fuente: Chanchocan (Wikimedia)
  • Ley de Gauss magnética.

    \nabla\vec{B}=0
    Esta expresión nos introduce un nuevo campo, el magnético (propiamente sería \vec{H}, proporcional a la inducción magnética, \vec{B}). A diferencia la ley anterior, ésta expresa que si seguimos la dirección de variación de sus vectores, no encontramos nada. Sus líneas no tienen origen ni destino, son cerradas. Comúnmente se enuncia diciendo que no existen monopolos magnéticos. Pero sí dipolos, que encauzan este flujo. Me refiero a los imanes:

    Campo magnético
    Campo magnético
  • Ley de Faraday.

    \nabla x\vec{E}=-\frac{\partial{\vec{B}}}{\partial{t}}
    Decía que no se debe entender de forma independiente los campos eléctrico y magnético, así que es preciso describir cómo se relacionan. Esta ecuación liga \vec{E} y \vec{B}, pero contiene un par de signos nuevos que quiero clarificar. El primero es el rotacional (\nabla x), que a pesar de su similitud, no debe confundirse con la divergencia. Aquélla apuntaba en la dirección de cambio lineal de un flujo, éste lo hace perpendicularmente. Expresa el eje de una curva, aquélla hacia la que se tuerce el campo.
    Producto vectorial
    Producto vectorial
    Igual que el rotacional indica cómo varía un campo en el espacio, la derivada parcial (\frac{\partial{}}{\partial{t}}) expresa cómo cambia éste en el tiempo. Éste es el sentido profundo de la ley de Faraday: una alteración del campo magnético (temporal) es igual que una alteración del campo eléctrico (espacial). No quiero decir que lo primero produzca lo segundo, sino que son la misma acción. Cuando aumentamos o disminuimos el campo magnético, retorcemos a la vez el campo eléctrico alrededor del sentido en el que cambia.
    La siguiente animación representa la corriente inducida en una espira, que es la formulación tradicional de la ley de Faraday:

  • Ley de Ampère-Maxwell.

    \nabla x\vec{H}=\vec{J}+\frac{\partial{\vec{D}}}{\partial{t}}
    Nuevamente, que no nos confunda la notación: \vec{H} es proporcional a \vec{B} y \vec{D} es proporcional a \vec{E}. Y \vec{J}… bueno, ahora hablaremos de la corriente de conducción.
    Esta ley es el contrapunto de la anterior, y su parecido formal lo adelanta. Nos dice que una variación (temporal) del campo eléctrico va forzosamente acompañada de una alteración (espacial) del campo magnético. Y como en la ecuación previa, la relación entre ambos vectores es perpendicular.
    Pero hay un componente adicional algo sutil. El campo eléctrico puede variar cuando desplazamos cargas, pero si están dispuestas en una línea infinita, unas vienen a sustituir a otras y parecería que no cambiamos nada. En efecto, \frac{\partial{\vec{D}}}{\partial{t}} sería nulo. El término \vec{J} reacciona a ello: este tipo de movimiento de cargas se denomina corriente de conducción, y el campo magnético también se ve influido por ella.

Para terminar, la aportación de Maxwell venía acompañada de un sorprendente regalo. El campo electromagnético así definido propaga las vibraciones. Si nos empeñamos en discriminar campo eléctrico y magnético, habría que decir que una vibración del primero produce una alteración del segundo, que a su vez modifica al primero. El resultado de esta interacción es una onda que viaja a la mayor velocidad posible. Acabábamos de descubrir la naturaleza de la luz.

Luz
Luz. Fuente: multimedia.biol.uoa.gr

Sensores inductivos

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En numerosas aplicaciones es necesario determinar cuándo dos elementos se aproximan: el cierre de una puerta, una válvula que llega al final de su carrera, una boya que alcanza cierta cota, conteo de productos, etc. Para este uso lo ideal es utilizar un sensor inductivo. Se trata de un instrumento robusto, que no requiere contacto directo y por tanto no sufre desgaste, que no se ve afectado por vibraciones o pequeñas acumulaciones de polvo, puede estar inmerso en fluidos, así como otras muchas ventajas.
Los sensores inductivos aprovechan la alteración que un conductor produce en un campo magnético variable. Básicamente, se generan movimientos de los electrones en el material que dan lugar a una corriente circular. Esta corriente inducida genera a su vez un campo magnético que se opone al aplicado.

Corrientes de Foucault
Corrientes de Foucault

En el caso que nos ocupa, un sensor inductivo es básicamente una bobina por la que circula una corriente alterna y que produce un campo magnético variable. Al aproximarle un metal, en el interior de éste se generan las corrientes de Foucault de las que hablábamos. Y éstas producen un campo magnético inducido que se opone al de la bobina. El efecto se observa como una impedancia sobre la corriente alterna original.

Funcionamiento de un sensor inductivo
Funcionamiento de un sensor inductivo. Fuente: European Passive Components Institute
Estados de un sensor inductivo
Estados de un sensor inductivo. Fuente: Wikimedia Commons

Hay que apuntar que este mecanismo sufre una cierta histéresis, por lo que la distancia de activación es ligeramente inferior a la de desactivación. Ésta también depende del material que se le aproxime: es mayor en el cobre, por ejemplo, de alta conductividad, que en el hierro.

Constructivamente, los sensores inductivos contienen un oscilador de alta frecuencia que alimenta la bobina. Su núcleo está expuesto por un extremo, que es la cabeza sensible. Una pequeña electrónica consistente en un rectificador y un comparador detecta el cambio de amplitud de la corriente al aproximar el conductor. En función de esto, se puede producir tanto una señal analógica que mida distancia, como una digital, que detecte proximidad.

Cuando se desea focalizar más el campo para reducir la distancia de detección, la bobina del detector se rodea de una envoltura metálica, denominada blindaje, que amortigua penetración lateral del campo. En este caso es preciso situar el objeto metálico a detectar justo unos milímetros frente al sensor, lo que es muy adecuado para aplicaciones de posicionamiento. El blindaje suele roscarse, para facilitar el mecanizado. Para concentrar aún más el campo magnético, se puede prolongar el blindaje hasta el extremo de la cabeza del sensor; en estos casos, se dice que está enrasado.

Sensor no enrasado
Sensor no enrasado
Sensor enrasado
Sensor enrasado

Comentar por último que existen otros sensores muy dispares que aprovechan igualmente cambios en la inductancia. Por ejemplo, se puede medir desplazamiento de un elemento lineal frente a otro al penetrar un núcleo en un bobina. O determinar el movimiento relativo entre dos bobinados, como se hace en los sincronizadores.